Features

Hegesztett acél kapcsolatok – aggódni vagy nem aggódni?

19. 11. 2020

Steel

Welds

Ez a cikk a következő nyelveken is elérhető

Angol nyelvről mesterséges intelligencia fordította

A hegesztések és csavarok az acél kapcsolatok tervezésének legnehezebb elemei. Az Excel-táblázatok nagyon gyakran leegyszerűsítik a számításukat. Az általános végeselem-módszer programokban való modellezésük bonyolult, mivel ezek a programok nem kínálnak előre definiált elemkészleteket. Ezért fejlesztették ki a CBFEM módszert és implementálták az IDEA StatiCa-ba.

Hegesztési modell a CBFEM szerint

Az IDEA StatiCa egyedi módszert alkalmaz a megoldójában, a Component-based Finite Element Method (CBFEM) módszert. A CBFEM-ben használt hegesztési modell több acélszerkezeti tervezési szabvány szerint van leírva és ellenőrizve. A teherbírás és az alakváltozási kapacitás a főbb kísérleti kutatási programokkal is össze van hasonlítva.

Számos lehetőség létezik arra, hogyan kezeljük a hegesztéseket numerikus modellekben. A nagy alakváltozások bonyolultabbá teszik a mechanikai elemzést, és lehetséges különböző hálóleírásokat, különböző kinetikai és kinematikai változókat, valamint alkotó modelleket alkalmazni. Általában különböző típusú geometriai 2D és 3D modelleket, és ezáltal véges elemeket alkalmaznak különböző pontossági szintekre. A leggyakrabban alkalmazott anyagmodell a közönséges sebességfüggetlen képlékenységi modell, amely a von Mises-féle folyási kritériumon alapul. A hegesztés által okozott maradék feszültség és alakváltozás nem szerepel a tervezési modellben.

A terhelés erő-alakváltozás kényszerfeltételeken keresztül, a Lagrange-féle formuláció alapján kerül átvitelre az ellentétes lemezre. A kapcsolatot többpontos kényszerfeltételnek (MPC) nevezik, és az egyik lemezél végeselem-csomópontjait egy másik élhez vagy felülethez kapcsolja. A végeselem-csomópontok nincsenek közvetlenül összekötve. Ennek a megközelítésnek az előnye, hogy különböző sűrűségű hálókat lehet összekapcsolni. A kényszerfeltétel lehetővé teszi a csatlakoztatott lemezek középvonali felületének eltolással való modellezését, amely figyelembe veszi a valós hegesztési konfigurációt és a torokvastagságot. A hegesztésben lévő terheléseloszlás az MPC-ből van levezetve, így a feszültségek a torokkeresztmetszetben kerülnek kiszámításra. Ez fontos a hegesztés alatti lemez feszültségeloszlása és a T-csonkok modellezése szempontjából.

Az Elméleti háttérben további információkat találhat arról, hogyan írja le és ellenőrzi a CBFEM módszer a hegesztéseket.

Ha többet szeretne tudni a CBFEM-ről általánosságban, a teljes Általános elméleti háttér mindenképpen a legjobb kiindulópont.

Hegesztések szabványok szerint

Hegesztések az AISC szerint

A sarokhegesztések ellenőrzése az AISC 360 - J2. fejezet szerint történik. A CJP horonyhegesztések szilárdsága az alapanyaggal azonosnak feltételezett, és nem kerül ellenőrzésre. Ahogy az IDEA StatiCa legtöbb felhasználója már megszokta, az ellenőrzésekhez szükséges összes érték táblázatokban kerül megjelenítésre.

A hegesztés részletezése tekintetében a minimális és maximális hegesztési méret, valamint a hegesztés elegendő hossza kerül ellenőrzésre. A maximális hegesztési méret az AISC 360-16 – J2 szerint kerül ellenőrzésre. A minimális hegesztési méret a J2.4 táblázat szerint kerül ellenőrzésre. A paraméterek részletes leírása ebben a cikkben található.

Annak érdekében, hogy megbizonyosodjon arról, hogy tervei teljesek és pontosak, az IDEA StatiCa eredményei az AISC követelmények szerint alaposan tesztelve és ellenőrizve vannak:

Hegesztések az Eurocode szerint

A sarokhegesztések ellenőrzése az EN 1993-1-8 szerint történik. Ebben az esetben a mérnök számára a méretezési érték és a hegesztés kihasználtsága a lényeges.

A hegesztésekben lévő képlékeny újraelosztás automatikusan elkerüli a feszültség-szingularitásokat a hegesztési elemekben, és a feszültséget a hegesztés hossza mentén tovább osztja el.

Fontos tudni azt az előfeltevést is, hogy a tompahegesztések szilárdsága az alapanyaggal azonosnak feltételezett, és nem kerül ellenőrzésre.

Az Eurocode szerinti hegesztés-ellenőrzésről az Elméleti háttérben olvashat bővebben.

Hegesztett kapcsolatok ellenőrzése az Eurocode szerint:

Hegesztések egyéb szabványok szerint

A legtöbben már tudják, hogy az IDEA StatiCa lehetővé teszi az acél kapcsolatok ellenőrzését eddig nyolc nemzeti szabvány szerint. A fent említett AISC és Eurocode mellett a következőképpen kezeli a CBFEM a hegesztéseket a többi szabványban:

Hegesztések átvitele BIM kapcsolatokon keresztül

Amikor acél kapcsolatot modellezünk CAD szoftverben azIDEA StatiCa BIM kapcsolataival, korábban néhány gyenge pont volt a hegesztések tekintetében. Az új IDEA StatiCa 20.1-es verzió, amely 2020 októberében jelent meg, számos fejlesztést hozott a mérnök munkájának megkönnyítésére és a tervezési folyamat felgyorsítására.

Ajánlott hegesztések exportálása

Néha a CAD szoftverben végzett modellezési folyamat során néhány hegesztés kimaradhat, vagy nem importálódik helyesen. Az ilyen helyzetekre most lehetőség van ajánlott hegesztések hozzáadására. Ha ezt a lehetőséget választja, ellenőrzés történik a potenciálisan hiányzó hegesztések tekintetében. Az ilyen hegesztések ezután hozzáadódnak és importálódnak a többi komponenssel együtt.

Hiányzó hegesztések ellenőrzése

A kapcsolat szingularitásának elkerülése érdekében, miután a kapcsolat átkerült az IDEA StatiCa-ba, érdemes ellenőrizni, hogy nincsenek-e hiányzó hegesztések a csomópontban. Erre a célra egy újabb hasznos eszközt adtunk hozzá, amely automatikusan segít a felhasználónak megtalálni a kapcsolat nem hegesztett részeit. Ez a funkció azonosítja és felsorolja az összes releváns lemezt és lemezélt, és lehetővé teszi a hiányzó hegesztések hozzáadását.

Ezt a funkciót a nézet jobb oldalán lévő entitásfa Műveletek elemén jobb egérgombbal kattintva érheti el.

Összefoglalás

Az IDEA StatiCa kapcsolattervezése egy ellenőrzött CBFEM hegesztési modellt tartalmaz, amely lehetővé teszi a szabványellenőrzést, a valósághű feszültség-újraelosztást és a különböző sűrűségű hálókkal rendelkező lemezek összekapcsolását. Az eredmények érvényességét minden tervezési szabványhoz példakészlet mutatja be. A végeselem-modell automatikusan generálódik, ami nagy előny az általános végeselem-módszer programokhoz képest. Nemrégiben számos fejlesztést adtak hozzá a kapcsolat CAD szoftverből való importálási folyamatának felgyorsítása érdekében.

A hegesztések kiváló módszert jelentenek az acél kapcsolatok összeállítására, de a mérnököknek pontos és gyors eszközre van szükségük a tervezéshez és a szabványellenőrzéshez. Ezért érdemes az IDEA StatiCa-t használni projektjeiben.

Próbálja ki az IDEA StatiCa-t INGYEN

Ha szeretné fejleszteni kapcsolattervezési készségeit, miért ne próbálná ki az IDEA StatiCa Campus online képzést?

Válasszon nyelvet,

Válaszd ki a régiódat