Optimalizace lávky pro pěší a cyklisty s pochozí plochou 3 m a výškou zábradlí 1300 mm

Bc. Tereza VAŇKOVÁ

Master's thesis

Abstract:

Diplomová práce se zabývá návrhem a optimalizací kompozitní lávky pro pěší a cyklisty. Základním použitým materiálem je skelný kompozit tří různých forem. Práce navazuje na projekt KoMoKo, jehož závěry jsou uvedeny v první kapitole. Hlavními změnami oproti výše zmíněnému projektu jsou rozšíření pochozí plochy, snížení zábradlí a zahrnutí posuzovaní únosnosti lávky do optimalizace. Posuzovanými stavy jsou, kromě únosnosti, použitelnost, stabilita konstrukce a modální analýza. Vyhodnocení všech stavů je provedeno na základě konečnoprvkové analýzy v softwaru Abaqus. Model je tvořen převážně ze skořepinových prvků a k jeho sestavení je využit skript v jazyce Python 2.7. Únosnost lávky je posouzena pomocí pevnostních kritérií, kterými jsou Hashinovo kritérium, kritérium maximálního napětí a pro případ izotropních materiálů je použita pevnostní hypotéza HMH. Z důvodu rozšíření pochozí plochy a snížení zábradlí je nutné provést i další geometrické úpravy. Geometrie je měněna s ohledem na využitelnost již existujících výrobních forem. Optimalizace lávky je rozdělena do dvou etap, přičemž ve druhé etapě je lávka doplněna o výplně. V obou případech jsou proměnnými parametry tloušťka a skladba stěn. Výsledkem diplomové práce je optimalizovaný návrh lávky, který podle provedených simulací vyhovuje pro všechny posuzované stavy.

Abstract:

The master thesis deals with the design and optimization of composite bridge for pedestrians and cyclists. The primary material for the construction is a glass composite in three different forms. The thesis is continuation of the project KoMoKo. The conclusions from this project are in the first chapter. The main differences from previous project are widening of the walkway area, lowering the railing and inclusion of the strength prediction of the bridge into the optimization. Usability, stability, modal analysis and the above strength prediction are the states that are evaluated. Evaluation of all states is based on finite element analysis in Abaqus software. The model mostly consists of the shell elements. The script in Python 2.7 is used to build it. The strength prediction of the bridge is assessed by strength criteria, such as Hashin criterion, maximum stress criterion, and von Mises criterion. Because of widening of the walkway area and lowering the railing, other geometrical adjustments are necessary. The adjustments are done with consideration to the usability of existing production forms. The optimization of the bridge is divided in two parts. The bridge is completed with fillings in the second part. The thickness and the composition of the walls are the variable parameters in both cases. The result of the thesis is the optimized design of the bridge that is suitable for all evaluated states according to the simulations.

Keywords

kompozitní lávka, modulární systém, optimalizace, konečnoprvkový model, použitelnost, stabilita, modální analýza, únosnost, Hashinovo kritérium, kritérium maximálního napětí, hypotéza HMH, příčná tuhost skořepiny

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2019

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Date of defence: 24. 6. 2019
• Supervisor: Ing. Tomáš Kroupa, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Computer Modelling in Engineering / Computations and Design