96x
009949
30.11.2023

VE0049 | Kroucený nosník při komplexním zatížení s deplanací

Popis

Nosník je plně vetknutý (deplanace je omezena) na levém konci (x=0) a podepřený vidlicovou podporou (volná deplanace) na pravém konci (x=4a). Na nosník působí krouticí moment M, podélná síla Fx a příčná síla Fz. Stanoví se chování primárního krouticího momentu MTpri, sekundárního krouticího momentu MTsec a vázaného momentu Mω. Verifikační příklad je založen na příkladu, který představili Gensichen a Lumpe (viz odkaz).

Materiál Ocel Modul pružnosti E 210000,000 MPa
Smykový modul G 81000,000 MPa
Geometrie Nosník Délka průřezu a 2,000 m
Průřez Výška h 400,000 mm
Šířka b 180,000 mm
Tloušťka stěny s 10,000 mm
Tloušťka pásnice t 14,000 mm
Zatížení Otáčivý moment W 6,000 kNm
Podélná síla Fx 800,000 KN
Příčná síla Fz 100,000 KN

Analytické řešení

Analytické řešení není k dispozici. Jako reference slouží výsledky ze softwaru S3D.

Nastavení programů RFEM a RSTAB

  • Modelováno v programech RFEM 5.05, RSTAB 8.05 a RFEM 6.01, RSTAB 9.01
  • Velikost prvku je lFE = 0,025 m
  • Je použit izotropní lineárně elastický materiálový model
  • Je použita analýza druhého řádu
  • V programech RFEM 5 a RSTAB 8 se používá modul RF-FE-LTB a FE-LTB
  • Addon Vázané kroucení a Posouzení ocelových konstrukcí se používá v programu RFEM 6 a
Bod A S3D ANSYS 15 RFEM 6 Poměrná hodnota RSTAB 9 Poměrná hodnota
MT [kNm] 3,92 - 3,90 0,995 3,92 1,000
MTpri [kNm] 0,00 - 0,00 - 0,01 -
MTsec [kNm] 3,92 - 3,90 0,995 3,91 0,997
Mω [kNm] -4,77 -4,74 -4,80 1,006 -4,80 1,006
Bod B S3D ANSYS 15 RFEM 6 Poměrná hodnota RSTAB 9 Poměrná hodnota
MT [kNm] 3,86 - 3,88 1,005 3,86 1,000
MTpri [kNm] 1,44 - 1,40 0,972 1,42 0,986
MTsec [kNm] 2,42 - 2,48 1,025 2,44 1,008
Mω [kNm] -0,17 -0,17 -0,19 1,118 -0,17 1,000
Bod C S3D ANSYS 15 RFEM 6 Poměrná hodnota RSTAB 9 Poměrná hodnota
ΔMT [kNm] -6,00 - -6,00 1,000 -6,00 1,000
MTpri [kNm] 0,34 - 0,34 1,000 0,33 1,000
ΔM Tsec [kNm] -6,00 - -6,00 1,000 -5,99 0,998
Mω [kNm] 3,88 3,89 3,95 1,018 3,94 1,015

Poznámka: ΔMT aΔM Tsec jsou hodnoty změny veličiny v bodě D. Tato změna je způsobena zatěžovacím momentem M.

Bod D S3D ANSYS 15 RFEM 6 Poměrná hodnota RSTAB 9 Poměrná hodnota
MT [kNm] -2.21 - -2.19 0,991 -2.20 0,995
MTpri [kNm] -1.22 - -1.19 0,975 -1,20 0,984
MTsec [kNm] -0,99 - -1,00 1,010 -1,00 1,010
Mω [kNm] 1,39 1,40 1,42 1,022 1,42 1,022
Bod E S3D ANSYS 15 RFEM 6 Poměrná hodnota RSTAB 9 Poměrná hodnota
MT [kNm] -2.21 - -2.19 0,991 -2.20 0,995
MTpri [kNm] -1,65 - -1,62 0,982 -1,63 0,988
MTsec [kNm] -0,56 - -0,57 1,018 -0,57 1,018
Mω [kNm] 0,00 0,00 0,00 - 0,00 -

Poznámka: Hodnoty deplanačního momentu Mω ve všech zkušebních bodech se dále vypočítají v programu ANSYS 15 pomocí prvku BEAM188. Všimněte si, že hodnoty řešení prvků se interpolují v požadovaných zkušebních bodech. Numerické řešení v programu ANSYS 15 provedla společnost Designtec sro

Bod A S3D ANSYS 15 RFEM 5 - RF-FE-LTB Poměrná hodnota RSTAB 8 - FE/LTB Poměrná hodnota
MT [kNm] 3,92 - 3,95 1,008 3,92 1,000
MTpri [kNm] 0,00 - 0,00 - 0,00 -
MTsec [kNm] 3,92 - 3,95 1,008 3,92 1,000
Mω [kNm] -4,77 -4,74 -4,73 0,992 -4,81 1,008
Bod B S3D ANSYS 15 RFEM 5 - RF-FE-LTB Poměrná hodnota RSTAB 8 - FE/LTB Poměrná hodnota
MT [kNm] 3,86 - 3,89 1,008 3,87 1,003
MTpri [kNm] 1,44 - 1,41 0,979 1,42 0,986
MTsec [kNm] 2,42 - 2,48 1,025 2,45 1,012
Mω [kNm] -0,17 -0,17 -0,16 0,941 -0,17 1,000
Bod C S3D ANSYS 15 RFEM 5 - RF-FE-LTB Poměrná hodnota RSTAB 8 - FE/LTB Poměrná hodnota
ΔMT [kNm] -6,00 - -6,00 1,000 -6,00 1,000
MTpri [kNm] 0,34 - 0,34 1,000 0,33 1,000
ΔM Tsec [kNm] -6,00 - -6,00 1,000 -6,00 1,000
Mω [kNm] 3,88 3,89 3,87 0,997 3,95 1,008
Bod D S3D ANSYS 15 RFEM 5 - RF-FE-LTB Poměrná hodnota RSTAB 8 - FE/LTB Poměrná hodnota
MT [kNm] -2.21 - -2.19 0,991 -2.20 0,995
MTpri [kNm] -1.22 - -1.19 0,975 -1,20 0,984
MTsec [kNm] -0,99 - -1,00 1,010 -1,00 1,010
Mω [kNm] 1,39 1,40 1,41 1,014 1,41 1,014
Bod E S3D ANSYS 15 RFEM 5 - RF-FE-LTB Poměrná hodnota RSTAB 8 - FE/LTB Poměrná hodnota
MT [kNm] -2.21 - -2.19 0,991 -2.20 0,995
MTpri [kNm] -1,65 - -1,63 0,988 -1,63 0,988
MTsec [kNm] -0,56 - -0,57 1,018 -0,57 1,018
Mω [kNm] 0,00 0,00 0,00 - 0,00 -

Reference
  1. LUMPE, G. a GENSITEN, V. Vyhodnocení lineární a nelineární analýzy prutů v teorii a v softwaru: Testovací příklady, příčiny selhání, detailní teorie. Ernest.
  2. LUMPE, G. S3D (Vers. 25.09.2011). Vysoká škola technická v Biberachu, 2011.