beroppanás és nyírás interakciójának vizsgálata...
Post on 14-Jan-2020
0 Views
Preview:
TRANSCRIPT
Beroppanás és nyírás interakciójának vizsgálata trapézgerincő tartókon
Témavezetı: Dr. Dunai László Készítette: Kövesdi Balázs
Bevezetés
• Korábbi eredmények rövid áttekintése
• Problémafelvetés és kutatási stratégia bemutatása
• Szakirodalmi áttekintés
• Numerikus modellezés és szerkezeti viselkedés
• Interakciós görbe kidolgozása
• Eddigi munka összegzése és további kutatási irányok
Korábbi eredmények áttekintéseSzakirodalmi háttér alapján
Numerikus modell kidolgozása
Paramétervizsgálat (teherbírást befolyásoló paraméterek meghatározása)
Analitikus méretezési eljárás
ywwplfyww
fw
ftMkftss
RRR
⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅
=+=
δρ α 42
Kísérleti program végrehajtása
FEM alapú méretezési eljárás
- ajánlás helyettesítı geometriaiimperfekció alakjára ésamplitúdójának felvételére
Problémafelvetés
M
rodddd
kkRRRR
γ⋅⋅++= )( 321
atkR wepywwd ⋅⋅⋅= σ1
fwepyffywwfd btkktR ⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅= σσ22
fffd tbR ⋅⋅⋅−= σ07.03
1. Kähönen méretezési eljárása
ywwplfywwfw ftMkftssRRR ⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅=+= δρ α 42
- Magasépítési szerkezetekre lett kidolgozva.
- Nem követte az EC szerinti stabilitásvizsgálat menetét (csökkentı tényezıs eljárások).
- Tartalmazza az interakciók hatásának figyelembe vételét. ko; kw; kr; Rd3
2. Átdolgozott, módosított méretezési eljárás
Kähönen képletén alapulva + numerikus számítások + saját kísérletek
cr
ywp
f
σ=λ
2
2
2
)1(12
⋅⋅
υ−⋅π⋅=σ σ
i
wcr a
tE
k Tisztán a beroppanási ellenállás meghatározása.
Cél: Interakciós formulák kidolgozása. (F+V ; F+M)
Problémafelvetés
1. EC3-ban nincs ajánlás beroppanás és nyírás interakciójánakfigyelembe vételére.
Cél: Új (F+V) interakciós képlet kidolgozása trapézgerincő tartókra.
2. Szakirodalomban nagyon kis számú kutatástalálható, fıleg trapézgerincő tartók esetére.
Gyakorlatban, fıleg betolással épülı hidaknál gondot okozhat nagy nyíró (V) és keresztirányú koncentrált erı (F) egyidejő jelenléte.
Tervezésben figyelembe kéne venni.
Kutatási stratégia
- szakirodalmi áttekintés
- kísérleti háttér alapján numerikus modell építése
- szerkezeti viselkedés vizsgálata
- numerikus paramétervizsgálat
- interakciós görbe kidolgozása
- továbblépési irányok
Szakirodalmi áttekintés
1. Együttes terhelés vizsgálata két hatás szétválasztása.
Beroppantó erıbıl keletkezı nyírást szétválasztjuk a tényleges nyíróerıtıl.
Oka: Keresztirányú erıbıl keletkezı nyírófeszültség nem csökkenti a beroppanás ellenállás értékét, illetve a beroppanási ellenállás meghatározásának módszerei ennek a csökkentı hatását már tartalmazzák.
2. Elgaaly és Seshadri vizsgálatai
kísérleti háttérre alapozva
20 numerikus számítás
0.15.0
25.125.1
≤
+
⋅−
RR F
F
V
FV0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FNum.
(V-0
,5F
) / V
Num
.
.
Elgaaly & Seshadri numerical results
Elgaaly & Seshadri (for corrugated web girders)
Numerikus modellezés
Kísérleti próbatest Numerikus modell Virtuális kísérlet
modellverifikáció
F+V együttes vizsgálata
merevítıborda
Különbözı geometriákkal és terheléssel paramétervizsgálat.
Numerikus modellezés
Egy lemezmezı modellezése 1. Kisebb számítási igény.
2. x paraméterrel különbözı erıeloszlások vizsgálhatók.
Vizsgált paramétertartomány:
hw/tw: 100-125-150-200-250
a1/tw: 15-20-25-30-35
a: 20°-30°-40°-60°ss/hw: 0.2-0.4-0.5-0.6-0.8
V1/V2: -1 ; 1 min. 8 lépcsıben
Szerkezeti viselkedés
V1/V2=-1 V1/V2=0 V1/V2=0.5 V1/V2=1
0
125
250
375
500
625
750
875
1000
1125
1250
-0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4
e [mm]
hw [m
m]
.
V1/V2=-1
V1/V2=0
V1/V2=0.5
V1/V2=0.86
V1/V2=1
local buckling
shear buckling (tension band)
interaction
Oldalirányú elmozdulások a gerinclemezben:
Interakció vizsgálata
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,num
(V-0
,5F
) / V
R,n
um
.
numerical calculations
numerical results of Elgaaly et al
Elgaaly et al
current proposal (lower limit)
0.15.0
2.12.1
≤
+
⋅−
RR F
F
V
FV
Numerikus eredmények kiértékelése (hatások szeparálásával)
1. ajánlott interakciós képlet:
Interakció vizsgálata Numerikus eredmények kiértékelése (hatások szeparálása nélkül)
Ajánlott interakciós képlet:
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,num.
V2
/ V
R,n
um.
.
numerical calculations
current proposal
0.145.2
max ≤
+
RR F
F
V
V
nagy szórás
Paraméterek hatásának vizsgálata hw/tw arány függvényében
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,num.
(V-0
,5F
)/VR
,num
. .
hw/tw=200
hw/tw=150
hw/tw=125
hw/tw=100
Kuhlmann & Braun
Elgaaly & Seshadri
nagy hw/tw kis hw/tw
Paraméterek hatásának vizsgálata hajlítási szög függvényében
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,num.
(V-0
,5F
)/VR
,num
. .
alpha=60°
alpha=40°
alpha=30°
alpha=20°
Kuhlmann & Braun
Elgaaly & Seshadri
Különbség kisebb mértékő.
Nagyobb hajlítási szög Erısebb interakció
Paraméterek hatásának vizsgálata
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,num.
(V-0
,5F
)/VR
,num
. .
a1/tw=35
a1/tw=30
a1/tw=25
a1/tw=20
a1/tw=15
Kuhlmann & Braun
Elgaaly & Seshadri
a1/tw arány függvényében
Különbség elhanyagolható nagyságú.
Paraméterek hatásának vizsgálata ss/hw arány függvényében
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,num.
(V-0
,5F
)/VR
,num
. .
ss/hw=0,2
ss/hw=0,5
ss/hw=0,8
Kuhlmann & Braun
Elgaaly & Seshadri
hosszabb erıbevezetési hossz erısebb interakció
Beroppanás és nyírás interakciója
Beroppanási ellenállás - Gerinc ellenállása
- Övlemez ellenállása
Nyírási ellenállás Gerinc ellenállása a domináns
szintén domináns lehet
Ha az öv ellenállás domináns gerinc kevésbé dolgozik beroppanás ellen
nyírási ellenállás nagyobb leszKövetkeztetés:
Interakció hatása csökken
Interakció hatása kifejezhetı a beroppanási ellenállásban a gerinc és öv ellenállásainak arányával.
Beroppanás és nyírás interakciója
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,Ansys
(V-0
,5F
) / V
R,A
nsys
.
F R,w / F R,fl=1,00
F R,w / F R,fl=2,0
F R,w / F R,fl=2,6
F R,w / F R,fl=3,2
F R,w / F R,fl=3,75
Kövesdi et al (a=1.6)
Kövesdi et al (a=1.4)
Kövesdi et al (a=1.3)
Kövesdi et al (a=1.25)
Kövesdi et al (a=1.2)
0.15.0 ≤
+
⋅−a
R
a
R F
F
V
FV
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
FR,w / FR,fl
inde
x of
the
inte
ract
ion
equa
tion
numerical calculations
developed approximation
8.0,
,25.0
+=
⋅−
flR
wR
F
F
ea 2.1>ade
Ajánlott interakciós formula:
Kitevı meghatározása:
Statisztikai kiértékelés
t
e
r
rr =
kiértékelés elve:
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1
F/FR,num
(V-0
,5F
) / V
R,n
um
.
numerical calculations
numerical results of Elgaaly et al
Elgaaly et al
current proposal (lower limit)
0.9861.0000.980minimum
1.1451.3811.350maximum
1.1051.2061.1795% felsı fraktil
0.9790.9670.9635% alsó fraktil
0.0370.0670.062relatív szórás
0.0380.0730.066szórás
1.0421.0861.071középérték
ajánlott görbe„mozgó limit“
ajánlott görbe„alsó limit“
Elgaaly et al
numerikus eredmények
Legkonzervatívabb becslést adja.
Leggazdaságosabb tervezést teszi lehetıvé.
Nincs mindig a biztonság oldalán
Összefoglalás
1. Szakirodalmi áttekintés
2. Numerikus modell kidolgozása
3. Szerkezeti viselkedés vizsgálata
4. Numerikus paramétervizsgálat végrehajtása
5. Paraméterek interakciót befolyásoló hatása
6. Interakciós görbe kidolgozása
7. Statisztikai kiértékelés
További kutatási irány
Beroppanás és hajlítás interakciójának vizsgálata (F+M)
Köszönöm a megtisztelı figyelmet!
top related