Линейный расчёт критических нагрузок с помощью метода конечных полос (FSM)
Техническая статья
Чтобы иметь возможность оценить влияние явления местной устойчивости гибких конструктивных элементов, RFEM 6 и RSTAB 9 предлагают возможность выполнить линейный расчёт критических нагрузок на уровне сечения. Статья посвящена основам расчёта и интерпретации результатов.
В случае тонкостенных стальных компонентов, помимо общего разрушения устойчивости (потеря устойчивости, потеря устойчивости при кручении, потеря устойчивости при боковом кручении), необходимо также изучить поведение местной устойчивости сечения. В EN 1993-1-3 Ссылка [1] проводится различие между двумя типами:
- Местная потеря устойчивости: Характеризуется потерей устойчивости отдельных частей сечения из их плоскости, при этом предполагается наличие шарнирной опоры углов сечения. Эта форма устойчивости описана в EN 1993-1-5 См. [2] как потеря устойчивости плиты.
- Суммарные удары поля/нестабильность формы: Характеризуется уклонением от краевого упрочнения сечения. При этом деформации в плоскости и вне плоскости возникают в смежных частях сечения.
В программах RFEM 6 и RSTAB 9 можно рассчитать коэффициенты критических нагрузок и формы колебаний для названных явлений местной устойчивости при единичной нагрузке. Расчет представляет собой линейный анализ устойчивости, основанный на «Методе конечных полос с ограничениями (cFSM)» Ссылка [3] . Результаты расчета конечных полос могут быть вызваны для всех тонкостенных сечений в диалоговом окне «Изменить сечения». В дополнение к единичным напряжениям и другим функциям сечения, вы можете использовать выпадающее меню под отображением сечения для выбора форм потери устойчивости из-за единичной нагрузки (рисунок 1).
При выборе одной из единичных нагрузок открывается интерактивная диаграмма «Результаты метода конечных полос». Синяя кривая показывает минимальную критическую нагрузку как функцию соответствующей полуволны потери устойчивости. Результаты также могут быть показаны отдельно для различных форм устойчивости, местной потери устойчивости, нестабильности формы и общего разрушения устойчивости (при условии, что однопролетная балка с вилочной опорой) (рисунок 2).
Следует отметить, что при расчете устойчивости учитывается только первая (одноволновая) собственная мода соответствующей формы устойчивости. Однако определенные нагрузки разветвления также применимы к кратным соответствующим полуволнам. Это можно показать с помощью сравнительного расчета с элементами оболочек и дополнительным модулем устойчивости конструкции. Для исследованного С-образного профиля длиной 0,141 м это приводит к критической нагрузке -90,47 кН, что очень хорошо согласуется с результатом конечного автомата -89,85 кН (см. Рисунок 2). Если длину удвоить до 0,282 м, количество стяжек также удвоится с более или менее постоянной нагрузкой на разветвление (-91,68 кН). Поэтому для определения решающих нагрузок ветвления при местных явлениях устойчивости (местная потеря устойчивости и неустойчивость формы) необходимо всегда учитывать соответствующие минимумы определенных предельных кривых.
Деформации сечения, связанные с расчетной критической нагрузкой, можно увидеть на графике сечения. По умолчанию отображается форма колебаний, которая принадлежит первому локальному минимуму кривой критической нагрузки. При «щелчке» любой точки данных на диаграмме изображение автоматически обновляется. Формы колебаний, показанные на рисунке 4, ясно показывают влияние соответствующих форм устойчивости на определенную критическую нагрузку. В то время как в точке a преобладает местная потеря устойчивости, форма колебаний в точке b характеризуется нестабильностью формы. В точке c, с другой стороны, можно увидеть перемещение поперечного сечения твердого тела, которое связано с общим нарушением устойчивости (здесь потеря устойчивости при боковом кручении).
Результаты, полученные с помощью конечного автомата, позволяют произвести первоначальную оценку поведения устойчивости тонких сечений и указать, является ли нарушение устойчивости местным, общим или взаимодействием обеих форм устойчивости. Определенные коэффициенты критической нагрузки также могут быть использованы для расчета предельной прочности на разрыв тонких сечений в соответствии с EN 1993-1-3 [1] или AISI S100-16 [4].
Автор
Jonas Bien, Dr.-Ing.
Разработка продуктов и служба поддержки
Д-р Бьен наблюдает за разработками в области стальных конструкций и поддерживает наших пользователей.
Ключевые слова
Расчёт стальных конструкций Расчет на устойчивость Местная потеря устойчивости
Литература
Добавить комментарий...
Добавить комментарий...
- Просмотры 955x
- Обновления 20. июня 2023
Контакты
У вас есть дополнительные вопросы или вам нужен совет? Свяжитесь с нами по телефону, электронной почте, в чате или на форуме, или выполните поиск по странице часто задаваемых вопросов, доступной круглосуточно и без выходных.
Новый
Моделирование и расчет стыка внахлест
Моделирование и расчет внахлест соединительной прогоны в программе RFEM 6 и дополнительных стальных соединений
Все семейства
Основная программа
Программа для расчёта конструкций RFEM является основой модульной системы нашего программного обеспечения. Основная программа RFEM 6 используется для задания конструкций, материалов и нагрузок плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек и стержней. В ней также можно создавать смешанные системы, такие как элементы тел или контактные элементы.
4 450,00 EUR
Основная программа
Программа для расчета и проектирования каркасов и ферм RSTAB 9 содержит тот же набор функций, что и программа для расчёта по МКЭ RFEM, с акцентом на инструментах для расчёта каркасов и ферм. Благодаря простоте использования, она на протяжении многих лет является лучшим выбором для расчёта балочных конструкций из стали, бетона, древесины, алюминия и других материалов.
2 850,00 EUR
