7064x
001454
2017-06-19

Техническая статья | Расчет критического коэффициента нагрузки для линейного анализа потери устойчивости

Расчет на потерю устойчивости по методу эффективной ширины или методу приведенных напряжений основан на определении критической нагрузки на систему, называемой далее LBA (линейный расчет на потерю устойчивости). В данной статье поясняется аналитический расчет коэффициента критической нагрузки, а также применение метода конечных элементов.

Коэффициенты критической нагрузки, относящиеся к напряжению

В [1] приведено следующее уравнение (раздел 10, уравнение 10.6) для чисто аналитического определения коэффициента критической нагрузки панели с потерей устойчивости:

Как видно, соотношения напряжений, а также коэффициенты критической нагрузки определяются отдельно для отдельных компонентов напряжения или должны быть известны. Коэффициенты критической нагрузки можно определить путем пересчёта критических напряжений потери устойчивости пластин. Данное определение уже объяснялось в данной технической статье.

Таким образом, для отдельных компонентов напряжения мы получим следующие соотношения:

Этот метод особенно подходит для неусиленных или продольно усиленных панелей с потерей устойчивости, для которых применяются соответствующие значения потери устойчивости из [2] или [3].

Расчет с помощью метода конечных элементов

Если панель с потерей устойчивости сильно укреплена продольными и поперечными элементами жесткости, то для определения критической нагрузки на всю конструкцию следует применить расчет по МКЭ. В качестве основы необходимо применить модель поверхности и учесть все граничные условия (например, опоры по краям, геометрическое положение и нагрузку на элемент жесткости, а также граничные напряжения). Для определения по LBA применяется упругая работа материала. Следующий пример показывает моделирование продольно усиленной панели с потерей устойчивости в RFEM.

Для определения коэффициента критической нагрузки затем применяется дополнительный модуль RF-STABILITY. При выборе собственной формы необходимо учитывать общий отказ системы.

Первая собственная форма в нашем примере показывает общую потерю устойчивости, поэтому ее следует рассматривать как определяющую. Тем не менее, в некоторых случаях для расчета могут быть применимы более высокие формы колебаний. Таким образом, коэффициент критической нагрузки можно рассчитать как для всех компонентов напряжения, так и отдельно (только один компонент напряжения на загружение).

Автономная программа PLATE-BUCKLING позволяет выполнить полный расчёт потери устойчивости по методу приведенного напряжения, включая автоматическое определение собственных значений для каждой составляющей напряжения.

Коэффициент критической нагрузки в расчёте потери устойчивости

Теперь можно определить либо отдельные коэффициенты критической нагрузки, либо аналитически рассчитать общий коэффициент критической нагрузки с помощью уравнения 10.6, приведенные в [1] , или применить их непосредственно из расчета по МКЭ. В некоторых случаях аналитическое решение можно считать консервативным. Поэтому PLATE-BUCKLING предлагает следующие возможности.


Ссылки
Ссылки
  1. Еврокод 3: Расчет стальных конструкций - Часть 1-5: Plattenförmige Bauteile. Beuth Verlag GmbH, Berlin, 2010.
  2. Kurt Klöppel и Joachim Scheer. Beulwerte ausgesteifter Rechteckplatten, Band 1. Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, 1960.
  3. Curd Klöppel и Karl Heinrich Möller. Beulwerte ausgesteifter Rechteckplatten, Band 2. Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, 1968.
Скачивания