On conservation of energy and kinematic compatibility in dynamics of nonlinear velocity-based three-dimensional beams

Zupan, Eva (avtor), Zupan, Dejan (avtor)

In this paper, we present an original energypreserving numerical formulation for velocity-based geometrically exact three-dimensional beams. We employ the algebra of quaternions as a suitable tool to express the governing equations and relate rotations with their derivatives,while the finite-element discretization is based on interpolation of velocities in a fixed frame and angular velocities in a moving frame description. The proposed time discretization of governing equations directly relates the energy conservation constraint with the time-discrete kinematic compatibility equations. We show that a suitable choice of primary unknowns together with a convenient choice of the frame of reference for quantities and equations is beneficial for the conservation of energy and enables admissible approximations in a simple manner and without any additional effort. The result of this study is simple and efficient, yet accurate and robust numerical model.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: structural dynamics, non-linear beams, kinematic compatibility, energy conservation, rotational quaternions, implicit time integration
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FGG - Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2019
• Št. strani: Str. 1379-1394
• Številčenje: Vol. 95, iss. 2
• PID: 20.500.12556/RUL-114090
• UDK: 624.04:624.072.2(045)
• ISSN pri članku: 0924-090X
• DOI: 10.1007/s11071-018-4634-y
• COBISS.SI-ID: 8601953
• Datum objave v RUL: 13.02.2020

Gradivo je del revije

• Naslov: Nonlinear dynamics
• Skrajšan naslov: Nonlinear dyn.
• Založnik: Springer Nature
• ISSN: 0924-090X
• COBISS.SI-ID: 14632709

Licence

• Licenca: CC BY 4.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 4.0 Mednarodna
• Povezava: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/deed.sl
• Opis: To je standardna licenca Creative Commons, ki daje uporabnikom največ možnosti za nadaljnjo uporabo dela, pri čemer morajo navesti avtorja.
• Začetek licenciranja: 30.01.2019

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: dinamika konstrukcij, nelinearni nosilci, kinematična kompatibilnost, ohranjanje energije, rotacijski kvaternioni, implicitna časovna integracija

Projekti

• Financer: ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: P2-0260
• Naslov: Mehanika konstrukcij

• Financer: ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: J2-8170
• Naslov: Nelinearna dinamika prostorskih okvirjev z izpolnjeno kinematično kompatibilnostjo za zahtevno uporabo v industriji