Numerická předpěťová modální analýza kmene

Bc. Vojtěch Skokan

Master's thesis

Numerical prestress modal analysis of tree stem

Abstract:

Tato práce se zabývá zkoumáním vlivu předpětí na výsledky numerické modální analýzy kmenů a dopadů míry zjednodušení geometrie numerického modelu na hodnoty vlastních frekvencí a módy vlastního kmitání. Cílem práce je vytvoření věrohodných numerických modelů kmenů a pomocí předpětí vyvolat takovou změnu průměru kmene, která se vyskytuje na stromech během denního cyklu, a simulovat tak transpirační napětí v kmeni. Během práce jsou zkoumány tři rozdílné metody vyvolání předpětí v kmeni a posuzován je jejich dopad na hodnoty pozorovaných frekvencí modelů. Mimo umělého předpětí se v práci posuzují také dopady spoluúčinku gravitace na hodnoty vlastních frekvencí. Tato práce je jedním z prvních pokusů o zkoumání vlivu mechanického napětí způsobeného transpiračním proudem pomocí numerické simulace a může tak být základem pro budoucí výzkum v této oblasti.

Abstract:

This work is investigating the effect of prestress on the results of the numerical modal analysis of tree stem and the effects of the degree of simplification of the geometry of the numerical model on the values of natural frequencies and modes of natural oscillation. The work aims to create credible numerical models of trunks and to use prestress to induce such a change in the diameter of the trunk that occurs in trees during the diumal cycle, thus simulating the transpiration stress in the trunk. During the work, three different methods of inducing prestress in the trunk are investigated and their impact on the values of the observed frequencies of strain models is assessed. In addition to artificial prestress, the work also assesses the impacts of the co-effect of gravity on the values of natural frequencies. This work is one of the first attempts to investigate the effect of mechanical stress caused by the transpiration flow using numerical simulation and can thus lay the foundation for future research in this field.

Keywords

modální analýza, předpětí, transpirační proud, gravitace, vlastní frekvence, vnitřní napětí, ANSYS, metoda konečných prvků

Keywords

finite element method, modal analysis, gravity, inner stress, natural frequencies, ANSYS, prestress, transpiration flow

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Jan Tippner, Ph.D.
• Reader: Petr Dostál, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Master programme:
Technology And Management In Wood Processing