Klopení nosníku s příčnými výztuhami
Tato ověřovací studie byla provedena pro aplikaci IDEA StatiCa Member. Cílem bylo zajistit, aby výsledky LBA a GMNIA byly správné a aby všechny skořepinové prvky a konečné prvky komponent fungovaly správně. Geometrie modelů vycházela z experimentů provedených v centru AdMaS na Vysokém učení technickém v Brně.
Numerické modely byly vytvořeny v ANSYS, komerčním univerzálním softwaru pro analýzu metodou konečných prvků. Byl použit nosník IPE 180 o délce 3,3 m z oceli třídy S235. Byly zkoumány dvě okrajové podmínky:
- Vetknutí – všechny uzly na jednom konci jsou vetknuty (všechny stupně volnosti jsou zamezeny), druhý konec je stejný s výjimkou povoleného pohybu v podélném směru nosníku
- Kloubový – jsou zamezeny pouze uzly stojiny nosníku (boční natočení je povoleno; na jednom konci jsou všechna přemístění zamezena, na druhém konci je povolen pohyb v podélném směru nosníku)
Výztuhy byly skloněny 60 stupňů od svislé osy. Dvě výztuhy byly umístěny symetricky s proměnnou vzájemnou vzdáleností. Svary nebyly modelovány, uzly sousedních sítí byly přímo sloučeny.
V programu ANSYS byly provedeny lineární statická analýza, lineární analýza boulení a geometricky a materiálově nelineární analýza s imperfekcemi. Imperfekce byly rovny L/300, kde L je délka prvku (3,3 m).
Plastické přetvoření je patrné na následujícím obrázku:
Odpovídající modely byly vytvořeny v IDEA StatiCa Member. Průřez příslušných prvků byl zvolen jako velmi velký a krátký ve srovnání s analyzovaným nosníkem, aby neovlivňoval výsledky.
Porovnání výsledků je uvedeno v tabulce níže. FRd je únosnost proti klopení stanovená metodou GMNIA, wy je boční průhyb uprostřed rozpětí nosníku při maximálním dosaženém zatížení a Fcr je kritické zatížení při boulení stanovené metodou LBA. Polohy výztuh udávají polohu výztuhy v ose X od levého uzlu v IDEA StatiCa Member.
| GMNIA | LBA | ||||||
| FRd [kN] | FRd [kN] | wy [mm] | wy [mm] | Fcr [kN] | Fcr [kN] | ||
| Okrajové podmínky | Polohy výztuh | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER |
| Vetknutí | 1550,2050 | 56.79 | 56.97 | 22.07 | 23.30 | 104.4 | |
| 1250,2350 | 61.56 | 63.27 | 21.36 | 21.40 | 121.5 | ||
| 550,3050 | 60.21 | 60.84 | 18.46 | 19.70 | 122.4 | ||
| Kloubový | 1550,2050 | 38.39 | 40.77 | 33.69 | 36.10 | 57.0 | 55.8 |
| 1250,2350 | 41.52 | 43.92 | 32.60 | 30.40 | 64.8 | 63.9 | |
| 550,3050 | 44.01 | 47.07 | 22.40 | 23.60 | 82.6 | 81 |
Výsledky obou softwarových balíků si vzájemně dobře odpovídají. IDEA Member poskytuje mírně nižší kritické zatížení při boulení a mírně vyšší únosnost proti klopení.
Rozdíl je způsoben především modelováním výztuh. V programu Ansys jsou uzly sloučeny na střednicích plechů, zatímco v programu Member je výztuha kratší. Končí na povrchu plechu a mezera je vyplněna svary. Výsledkem je, že kratší plech v IDEA Member je mírně tužší než delší plech v programu Ansys.