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2020-08-05

从有限元模型中计算得出结果,以便进行简化的焊缝设计

欧洲规范 EN 1993-1-8 章节 4.5.3.3。为用户提供了一种简化的角焊缝承载能力极限状态设计方法。 根据规范,如果角焊缝区域的合力的设计值小于焊缝承载力的设计值,则满足设计要求。 由于有限元计算的特性,如果您想对面模型中的焊缝尺寸进行标注,将会得到不同的结果。 因此,我们在下文中将介绍如何从模型中确定分力。

该技术文章的模型是基于在节点柱上连接节点板的模型,在[1]中的8.67页中将进行详细介绍。

系统

该系统基本上由一台HEB 140柱组成,在该柱的翼缘上通过双角焊缝焊接节点板。 该板在柱子上连接一个受拉杆件。 作用的荷载为330 kN,分配给了系统中的三个螺栓孔。 虽然这里的荷载是已知的,但是所需的荷载还是可以根据节点板的内力来确定。 荷载仅用于验算。

计算结果

结果的计算公式取自[1]中表8.66c。

各个力的计算公式如下。

可以通过定义截面来确定力F和弯矩。 在该部分的对话框中,只考虑节点板。

方法 1

计算完成后,您可以将每个截面的截面结果以图形方式显示。

这些值现在可以插入到相应的公式中。 合力对力的分配在本示例中如下。

F1⊥,Ed = PX = 165.37 kN

F2⊥,Ed = PY = 0 kN

Fll,Ed = PZ = 285,95 kN

MEd = MY = 8.38 kNm

由于截面屈服结果的设置与全局坐标系相似,所以对于其他位置的焊缝或型材,需要进一步转换结果,以便得到相应的力和弯矩。 因此,我们将介绍另一种方法。

方法 2

现在可以再次使用已经创建的截面。 打开相应的结果图,以便进一步分析。

考虑局部面轴坐标系时的基本内力vx (在没有水平荷载作用下= 0)和nx以及nxy 。 结果的解释图再次显示了作用力。 为了确定弯矩,我们需要进行另一个计算。 为此将基本内力nx的中间值导出到Excel电子表格中。 然后,各个分段的力的总和乘以到截面中心的距离。

两种方法的计算结果相同。 通过对330 kN的力在30°角度上的分解进行脑力检查,可以得出这些力对和弯矩为:

F⊥,Ed = 330⋅sin 30°= 165 kN

Fll,Ed = 330⋅cos 30°= 285 kN

MEd = 165⋅0.05 = 8.3 kNm

角焊缝设计

此时的合力可以通过力和弯矩确定。

N⊥,Ed = 165/34 + 8.38/(34²/6)= 9.20 kN/cm

V⊥,Ed = 0

Vll,Ed = 286/34 = 8.41 kN/cm

Fw,Ed =√9.2² +8.41²= 12.46 kN/cm

最后,将其与角焊缝的承载能力极限状态下的设计值进行比较。 角焊缝厚度为3 mm。

Fw,Rd =(36/√3⋅0.8⋅1.25)⋅2⋅0.3 = 12.47 kN/cm

Fw,Ed = 12.46 kN/cm <Fw,Rd = 12.47 kN/cm


作者

Sühnel 先生目前主要负责 RSTAB 的质量保证部门;同时还参与产品开发,为客户提供技术支持。

链接
参考
  1. Albert, A.: Schneider - Bautabellen für Ingenieure mit Berechnungshinweisen und Beispielen, 24. Auflage. Köln: Reguvis, 2020
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