Σεισμική Συμπεριφορά Μουσειακών Εκθεμάτων σε Βάθρο

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Σπυριλιώτης Θωμάς                                   
Επιβλέπων Καθηγητής: Φραγκιαδάκης Μ., Αν. Καθηγητής
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2022

Η παρούσα διπλωματική εργασία πραγματεύεται την προσομοίωση μουσειακών εκθεμάτων βασισμένων στη χρήση διακριτών στοιχείων (στερεών σωμάτων). Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας, πραγματοποιείται αξιολόγηση και σύγκριση των αποτελεσμάτων που προκύπτουν από το λογισμικό Adams σε σχέση με α) το λογισμικό MATLAB και κυρίως β) με τα πειραματικά αποτελέσματα τα οποία πραγματοποιήθηκαν μέσω του προγράμματος SERA/SEREME (Seismic Resilience of Museum contEnts). Επομένως, η προσέγγιση του σύνθετου προβλήματος όπως είναι ο λικνισμός, πραγματοποιήθηκε μέσω πιστών αντιγράφων των μουσειακών εκθεμάτων τα οποία χρησιμοποιήθηκαν στα εργαστήριο, με τη χρήση του λογισμικού MSC Adams. Τα μοντέλα που δημιουργήθηκαν προέκυψαν ύστερα από παραμετρική διερεύνηση, ξεκινώντας από ένα μοντέλο ορθογωνικού συμμετρικού άκαμπτου σώματος, ενός συστήματος με δύο σώματα όμοια μεταξύ τους καταλήγωντας στην τελική μορφή ενός άκαμπτου ορθογωνικού σώματος (βάθρο) πάνω στο οποίο εδράζεται προτομή. Στόχος της παρούσας διπλωματική είναι η διερεύνηση της αξιοπιστίας των αποτελεσμάτων μέσω της ορθής επιλογής παραμέτρων στο Adams, προκειμένου να δοθούν κάποιες προσεγγίσεις υπέρ της ασφάλειας σχετικά με το πρόβλημα του λικνισμού σε πραγματικά μουσειακά εκθέματα.

Στο πρώτο κεφάλαιο παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο για το λικνισμό ενός άκαμπτου ελεύθερα εδραζόμενου σώματος και τις εξισώσεις που το διέπουν. Εν συνεχεία, παρουσιάζονται το θεωρητικό υπόβαθρο και οι σχέσεις που ισχύουν μεταξύ των μεταβάσεων ανάμεσα στα στιγμιότυπα της κίνησης του συστήματος δύο άκαμπτων σωμάτων (modes).

Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται το θεωρητικό υπόβαθρο για το λικνισμό ενός συστήματος δύο άκαμπτων σωμάτων επάλληλα τοποθετημένα και συμμετρικά ως προς τους δύο άξονες τους, καθώς και το σύστημα των εξισώσεων που τα διέπουν στην εναλλαγή των στιγμιοτύπων (modes) κατά τον λικνισμό. Επιπρόσθετα, παρουσιάζεται το θεωρητικό μέρος όπου το άνω σώμα είναι μη-συμμετρικό και το κάτω συμμετρικό κάτι το οποίο μπορεί να παρομοιαστεί με την περίπτωση μουσειακού εκθέματος σε βάθρο.

Στο τρίτο κεφάλαιο γίνεται η παρουσίαση των τελικών αποτελεσμάτων που πραγματοποιήθηκαν στο Adams σε όρους γωνίας (θ) και γωνιακής ταχύτητας (dθ). Μελετήθηκαν μια σειρά διατάξεις: α) άκαμπτο σώμα επί άκαμπτης επιφάνειας, β) σύστημα δύο συμμετρικών άκαμπτων σωμάτων, σύστημα μη-συμμετρικού σώματος (προτομή) επί ορθογωνικού άκαμπτου σώματος (βάθρο) διαστάσεων 30x30x100cm, δ) σύστημα μη-συμμετρικού σώματος (προτομή) επί ορθογωνικού άκαμπτου σώματος (βάθρο) διαστάσεων 45x45x100cm. Στις τρείς πρώτες περιπτώσεις πραγματοποιήθηκε συγκριτική αξιολόγηση των αποτελεσμάτων με το Matlab, ενώ στην τέταρτη έγινε συγκριτική αξιολόγηση με πειραματική διάταξη σε εργαστήριο. Όσον αφορά τη σύγκριση των αποτελεσμάτων με το λογισμικό Matlab εντοπίζεται σύγκλιση της στροφής και γωνιακής ταχύτητας. Στην τέταρτη περίπτωση του πειραματικού αποτελέσματα, παρατηρείται σύγκλιση στην απόκριση των άκαμπτων σωμάτων, αλλά φαίνεται πως η προτομή ανατρέπεται όταν το PGA φθάνει τη μέγιστη τιμή του. Σε αντίθεση με τα αποτελέσματα της πειραματικής διάταξης, όπου το σώμα συνεχίζει να λικνίζεται.

Οι εξωτερικές διεγέρσεις περιλαμβάνουν ημιτονοειδείς παλμούς και σεισμούς (καταγραφές). Στο τέταρτο κεφάλαιο, παρατίθενται τα συμπεράσματα της μελέτης, αδυναμίες, αποκλίσεις αποτελεσμάτων μεταξύ των λογισμικών και προβληματισμοί για περαιτέρω έρευνα.

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ