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2019-02-28

Domanda

Perché non ottengo tensioni sul lato superiore o inferiore di un'asta caricata con la temperatura (riscaldamento sul lato superiore) se l'asta non ha una fondazione elastica? O più specificamente, perché l'asta curva verso l'alto (a causa del riscaldamento sul lato superiore) ha una tensione di trazione sul lato inferiore se l'asta ha una fondazione elastica? Ci deve essere una tensione di compressione sul lato inferiore.


Risposta:

L'argomento può essere facilmente illustrato su una trave a campata singola. Per questo, di seguito sono descritti tre sistemi strutturali. Questi modelli sono documentati nel file allegato.

Sistema 1

Sistema determinato staticamente (senza fondazione), dT = 80° sul lato superiore

L'asta è curvata verso l'alto, ma è di per sé priva di tensioni.

Sistema 2a

Come il sistema 1, ma con una fondazione elastica dell'asta aggiuntiva. La fondazione elastica dell'asta viene inserita senza un possibile collasso (non linearità).

Se si visualizzano le tensioni sigma_x dell'asta per il sistema 2a, si ottiene la compressione sul lato superiore dell'asta e la trazione sul lato inferiore dell'asta (vedere l'immagine 01).

A causa della curvatura dell'asta e della fondazione elastica dell'asta esistente, si verifica la forza di contatto p-z, che dovrebbe impedire la curvatura dell'asta verso l'alto (vedere la Figura 02).

Queste forze di contatto p-z (Figura 02) sono causate dalla curvatura dell'asta dovuta alla temperatura e alla fondazione elastica dell'asta applicata. Le forze di contatto illustrate possono essere sostituite dal carico dell'asta opposto alla curvatura. Questo è mostrato nel sistema 2b nel file di esempio.

Sistema 2b

La fondazione elastica dell'asta viene rimossa e un carico variabile dell'asta viene inserito nella direzione Z.

Quando si confrontano i risultati (ad esempio, gli spostamenti generalizzati u‑z) su entrambi i sistemi 2a e 2b, si ottengono i risultati equivalenti (vedere l'immagine 03).

Inoltre, è possibile visualizzare le tensioni sigma_x sia per il sistema 2a che per il sistema 2b. Anche questi hanno lo stesso valore (vedi Figura 04).

Il sistema 3 dovrebbe documentare solo le tensioni dovute alla differenza di temperatura su un sistema determinato staticamente (senza fondazione).

I risultati documentati nell'esempio della "trave a campata singola" possono essere trasferiti anche alle superfici con fondazioni elastiche.