Analiza wyboczeniowa płytek ze usztywniaczami przy użyciu oprawy z pofałdowaniem

Artykuł o tematyce technicznej

Analiza wyboczeniowa płyt ze usztywnieniami jest wyjątkowym zadaniem dla inżynierów. W tym celu EN 1993-1‑5 zapewnia trzy metody obliczeniowe:

  • Efektywna metoda przekroju poprzecznego, [1] , rozdział 4‑7
  • Metoda zmniejszonego stresu, [1] , rozdział 10
  • Metody analizy metodą elementów skończonych (MES), [1] , Załącznik C

W PLATE-BUCKLING stosowana jest metoda zmniejszonego stresu. Ten artykuł zawiera informacje, które można wykorzystać do projektowania usztywnionych paneli wyboczeniowych.

Określanie wartości wyboczenia

Ogólnie istnieją dwie opcje określania wartości wyboczeniowych usztywnionych paneli wyboczeniowych. Po pierwsze, można uzyskać wartości bezpośrednio z diagramów, stosując istniejące warunki brzegowe zgodnie z [2][3] . Po drugie, możesz wykonać obliczenie wartości własnej. Obliczenie wartości własnej określa krytyczne współczynniki obciążenia dla odpowiednich istniejących naprężeń. Dzięki ponownemu obliczeniu przy użyciu krytycznego naprężenia wyboczeniowego można uzyskać wartości wyboczeniowe.

Wybór kształtu trybu zarządzania

Ocena kształtów określonego trybu ma zasadnicze znaczenie dla projektu. Analizę wyboczeniową należy wykonać dla usztywnionego panelu, a odpowiedni tryb wyboczenia wyświetli tryb globalnego uszkodzenia. Pierwszy ustalony kształt trybu można wykorzystać do oceny, czy występuje wyboczenie podpanelu, sekcji panelu lub usztywnionej płyty. Poniższy przykład pokazuje kształt pierwszego trybu wyboczenia podpanelu powyżej i poniżej usztywniacza wzdłużnego.

Rysunek 01 - Wyboczenie lokalne

W tym momencie należy zdecydować, czy odpowiednie podpanele mają być analizowane oddzielnie lub czy kształt globalny powinien być wybrany z kształtów wyższego trybu. PLATE-BUCKLING zapewnia możliwość określenia do 50 kształtów trybu. Poniższy rysunek przedstawia tryb wyboczenia nr 17 dla globalnej awarii usztywnionego panelu.

Rysunek 02 - Wyboczenie globalne

Wyznaczanie krytycznych naprężeń wyboczeniowych płyt

Na podstawie projektu usztywnionej płyty i przy użyciu odpowiedniego kształtu trybu globalnego można obliczyć krytyczne naprężenia wyboczeniowe płyty zgodnie z [1] , dodatek A, przy użyciu wartości wyboczenia i krytycznego naprężenia wyboczeniowego.

Alternatywnie, istnieją formuły analityczne do obliczania krytycznego naprężenia wyboczeniowego płyty przedstawione w [1] , dodatek A. Jednakże przy stosowaniu tych wzorów należy stosować następujące warunki brzegowe:

  • Co najmniej trzy podłużne usztywnienia, które można zastosować jako równoważne płyty ortotropowe
  • Jedno usztywnienie wzdłużne w strefie ściskania panelu wyboczeniowego
  • Dwa wzdłużne usztywnienia w strefie ściskania panelu wyboczeniowego

Metoda obliczeniowa dla jednego lub dwóch podłużnych usztywnień w strefie ściskania opiera się na sprężyście podtrzymywanym elemencie równoważnym. Krytyczne naprężenia wyboczeniowe określone przez ekstrapolację do krawędzi ściskającej powodują krytyczne naprężenia wyboczeniowe płyty.

Przykład procesu projektowania

Poniższy przykład zastosuje ten proces projektowania:

Rysunek 03 - Przykład

Jak wspomniano wcześniej, kształt pierwszego trybu wyświetla lokalny tryb wyboczenia i dlatego nie reguluje konstrukcji usztywnionej płyty. W takim przypadku można teraz zbadać alternatywny proces projektowania.

Opcja 1: Analiza wyboczenia na podstawie subpaneli powyżej i poniżej usztywniacza wzdłużnego

W oddzielnym przypadku projektowym w PLATE-BUCKLING odpowiedni podpanel jest definiowany za pomocą odpowiednich wymiarów, warunków brzegowych i obciążeń. Następnie przeprowadzana jest analiza wyboczeniowa dla nieusztywnionego panelu wyboczeniowego.

Rysunek 04 - Projekt lokalnego panelu wyboczeniowego

Opcja 2: Analiza wyboczeniowa dla kształtu globalnego trybu zarządzania podpanelu

PLATE-BUCKLING pozwala nie tylko na analizę kształtów do 50 trybów, ale może być również przydatny do wszystkich odpowiednich analiz wyboczeniowych. W poniższym przykładzie kształt trybu zarządzania (tryb nr 17) jest używany do projektowania podpanelu.

Rysunek 05 - Projekt globalnego panelu wyboczeniowego

Należy zauważyć, że jako alternatywę dla opcji 2 można przeprowadzić analizę przy użyciu analitycznej metody obliczeniowej w celu określenia krytycznych naprężeń wyboczeniowych i naprężeń wyboczeniowych płyt, jak opisano w dodatku A.2. Jednakże, ponieważ kształt trybu globalnego podpanelu może być jasno zdefiniowany, nie jest to konieczne w tym przykładzie.

streszczenie

Ręczne obliczenia usztywnionych paneli wyboczeniowych mogą być bardzo trudne i czasochłonne.
W wielu przypadkach analiza może nie być możliwa bez obszernych obliczeń numerycznych. Oprogramowanie PLATE ‑ BUCKLING zapewnia rozwiązanie dla takich potrzeb i pozwala na wydajne analizy wyboczenia płytek.

Odniesienie

[1] Europejski Komitet Normalizacyjny. (2016). Eurokod 3: Projektowanie konstrukcji stalowych - Część 1–5: Platerowane elementy konstrukcyjne. EN 1993-1-5. Bruksela: CEN.
[2] Klöppel, K. i Scheer, J. (1960). Beulwerte ausgesteifter Rechteckplatten, Band 1. Berlin: Verlag Wilhelm Ernst und Sohn.
[3] Klöppel, K. i Scheer, J. (1968). Beulwerte ausgesteifter Rechteckplatten, Band 2. Berlin: Verlag Wilhelm Ernst und Sohn.

Do pobrania

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RFEM Konstrukcje stalowe i aluminiowe
RF-PLATE-BUCKLING 5.xx

Moduł dodatkowy

Analiza wyboczenia dla prostokątnych płyt usztywnionych i nieusztywnionych

Cena pierwszej licencji
900,00 USD
Samodzielne Konstrukcje stalowe
PLATE-BUCKLING 8.xx - Stand-Alone

Program samodzielny

Analiza wyboczenia dla prostokątnych płyt usztywnionych i nieusztywnionych

Cena pierwszej licencji
900,00 USD