Slobodno ljuljanje krutog bloka na elastičnoj gredi
Free rocking of a rigid block on the elastic beam
Autori: Katarina Tutić, Teo Mudrić, Nina Čeh, Martin Arnold
DOI: https://doi.org/10.32762/zt.2025.20
Stranice:
Sažetak
Rad predstavlja numerički model slobodnog ljuljanja krutog aluminijskog bloka na Euler-Bernoullijevoj elastičnoj gredi, razvijen u Pythonu. Model kombinira metodu konačnih elemenata za gredu i pristup ne-glatke kontaktne dinamike (NSCD) za opis normalnog i tangencijalnog kontakta, uz zadovoljenje Signorini-Coulombovih uvjeta. Vremenska integracija provodi se Jean–Moreau θ shemom, što omogućuje stabilno rješavanje diskontinuiteta brzina. Za provjeru točnosti izveden je eksperiment u kojemu se rotacijski pomaci bloka prate sustavom ZEISS Aramis pri 165 slika/s. Eksperimentalnom validacijom uspoređene su numeričke i eksperimentalne veličine kuta zaokreta i kutne brzine, čime je potvrđena vjerodostojnost prikazanog numeričkog postupka.
Ključne riječi: ne-glatka kontaktna dinamika (NSCD), metoda konačnih elemenata (FEM), Jean–Moreau θ metoda
Abstract
The study presents a numerical model of the free rocking of a rigid aluminium block on an Euler–Bernoulli elastic beam, implemented in Python. The model combines a finite-element formulation for the beam with a non-smooth contact dynamics (NSCD) approach to capture normal and tangential contact while strictly enforcing the Signorini–Coulomb conditions. Time integration is performed with the Jean–Moreau θ scheme, enabling stable treatment of velocity discontinuities. To verify accuracy, an experiment was conducted in which the block’s rotational displacements were tracked with a ZEISS Aramis system at 165 fps. Experimental validation compared simulated and measured rotation angles and angular velocities, thereby confirming the reliability of the proposed numerical procedure.
Keywords: non-smooth contact dynamics (NSCD), finite element method (FEM), Jean–Moreau θ method
Ovaj rad licenciran je pod Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Sadržaj časopisa u cijelosti je besplatno dostupan. Korisnici smiju čitati, preuzimati materijal i dijeliti ga s drugima pod uvjetom da na odgovarajući način citiraju izvornik, te da ne mijenjaju ili na drugi način koriste materijal u komercijalne svrhe, u skladu s CC BY-NC-ND licencom Creative Commons (CC) licencom.