Kihajlás kritikus gondolkodást igényel!
Ennek az összetett jelenségnek különböző formái léteznek. Általánosságban megkülönböztethetjük a szerkezeti elemek globális kihajlását (nyomott karcsú oszlopok, hajlított gerendák kifordulása) és a lemezek helyi kihajlását (nyomás vagy nyírás hatására). A kritikus terhelés elérésekor a szerkezeti elem egy új, energetikailag kedvezőbb alakot vesz fel: kihajlik. Ez akkor is bekövetkezhet, ha a szerkezeti elemben lévő feszültség jóval az anyag szilárdsága alatt van. A további terhelés jelentős és némileg kiszámíthatatlan alakváltozásokat okozhat, ami az elem teherbírásának teljes elvesztéséhez vezethet.
Az IDEA StatiCa azért van itt, hogy segítsen a mérnököknek az acél szerkezeti elemek globális és helyi kihajlásával kapcsolatban.
A kapcsolat kihajlása
A kihajlás általában nem fontos kérdés a csomópontoknál, azonban ellenőrizni kell, hogy nincsenek-e kihajlási problémák, és a szilárdsági elemzés eredményei – amely csak geometriailag lineáris analízist alkalmaz – helyesek-e. Természetesen, ha nem megfelelő részletet alkalmaznak, a kihajlás könnyen bekövetkezhet...
Az IDEA StatiCa Connection képes lineáris kihajlási analízist végezni egy csomópont modelljén. Az eredmények kihajlási módokban kerülnek meghatározásra. Minden kihajlási módhoz kiszámításra kerül az a kritikus terhelés, amelynél a tökéletes modell kihajlása bekövetkezik. A kritikus terhelést a csomópontra ható terhelés szorzóival fejezik ki. A kihajlási mód és a kritikus terhelési szorzó alapján a felhasználó meghatározhatja a biztonságos kihajlási tervezést. Az IDEA StatiCa kihajlási analízisével kapcsolatos általános információk megtalálhatók az Elméleti háttér dokumentumban.
Az alkalmazásban keresi a kihajlási analízist? Kövesse az EN szerinti útmutatót vagy az AISC szabvány szerinti útmutatót.
A többi elemzéstípustól eltérően a kihajlási analízis nem ad egyértelmű megfelelt/nem felelt meg választ. Ehelyett a terhelés kritikus tényezőit az alkalmazott szabvány alapján kell értelmezni. Végső soron a mérnök dönti el, hogy az elemzés eredménye megfelelő-e vagy sem. Lásd az Elméleti háttér vonatkozó részeit: Kihajlási analízis Eurocode szerint és Kihajlási analízis AISC szerint.
A határérték eltérhet a szerkezeti elemen bekövetkező kihajlási alakoknál, illetve azoknál az alakoknál, amikor a kapcsolatban lévő egy további lemez kihajlik. Ezt a témát a következő cikk mutatja be: Globális kihajlás vs. helyi kihajlás. Mit jelent ez?
A merevítő kapcsolatán elvégzett kihajlási analízis egy másik példáját az eredmény értelmezésével együtt az egyik Connection Wednesdays webináriumunkon mutattuk be.
Az IDEA StatiCa Connection eredményeinek más eszközökkel való összehasonlítása megtalálható az ellenőrzési példákban.
Vékonyfalú (hidegen alakított) elemek kihajlása
Vékonyfalú szelvények esetén a helyzet még bonyolultabb...
Az IDEA StatiCa Connection elsősorban a melegen hengerelt elemek kapcsolatainak értékelésére szolgál, amelyeket a kihajlás nem befolyásol jelentősen. A geometriailag lineáris és anyagilag nemlineáris analízis gyors és stabil számítása miatt kerül alkalmazásra. Ez az elemzéstípus azonban nem veszi figyelembe a stabilitásvesztést. Ha a stabilitási viselkedést kell vizsgálni, a lineáris kihajlási analízis elvégzése segíthet a veszélyes területek azonosításában és az Euler-féle bifurkációs pont tényezőjének meghatározásában.
A Vékonyfalú (hidegen alakított) elemek cikk felsorolja azokat a fontos tényezőket, amelyeket figyelembe kell venni a vékonyfalú szelvények IDEA StatiCa-ban történő elemzésekor. A témát a Vékonyfalú elemek – kihajlási problémák webinárium felvételén is tárgyalják.
- Végezzen lineáris kihajlási analízist, és gondosan értékelje az egyes kihajlási alakokat; az első 5 bemutatott kihajlási alak esetleg nem elegendő.
- Ne támaszkodjon a vékonyfalú elemek képlékenységére, hanem korlátozza a von Mises-feszültséget a folyáshatárra vagy még alacsonyabb értékre.
- Legyen tudatában, hogy a figyelembe nem vett helyi kihajlás másképpen oszthatja el a belső erőket az elemekben.
- Legyen tudatában, hogy az elemek merevsége eltérő lehet a különböző tönkremeneteli módok vagy azok kombinációja miatt.
- Legyen tudatában, hogy az elemek bemutatott szabványellenőrzései és részletezése (pl. csavarok, hegesztések) a szabványos elemekre vonatkozó irányelveket követik. A vékonyfalú elemek szabványellenőrzései eltérhetnek, és ekkor a megadott vizsgálatok nem helyesek.
Általánosságban az IDEA StatiCa Connection használható vékonyfalú (hidegen alakított) kapcsolatok viselkedésének modellezésére, de a teljes szabványellenőrzéshez más eszközöket is kell alkalmazni, és a végső döntést több alkalmazott módszer és eljárás eredményeként kell meghozni.
Szerkezeti elem kihajlása
Két évvel ezelőtt az IDEA StatiCa bevezetett egy új alkalmazást, amely a teljes szerkezeti elemek kihajlási viselkedésének értékelésére szolgál. A Connection alkalmazásból ismert fejlett és jól bevált CBFEM modellt az IDEA StatiCa Member alkalmazásba implementálták, hogy különböző szintű analíziseket lehessen elvégezni. Ezzel az eszközzel geometriailag és anyagilag nemlineáris analízis végezhető, figyelembe véve a geometriai tökéletlenségeket is.
A Member elemzési modellje 3 típusú analízist kínál:
- MNA – Anyagilag nemlineáris analízis, a feszültség/alakváltozás ellenőrzésére az elem mentén lévő keresztmetszetekben.
- LBA – Lineáris kihajlási analízis (stabilitás), a lineáris sajátértékeket és sajátalakokat (kritikus tényezőket és kihajlási alakokat) értékeli. Ezen értékek alapján a mérnök kiválasztja, melyiket vegye figyelembe a GMNIA nemlineáris analízishez, és megadja a geometriai tökéletlenségek értékeit.
- GMNIA – Geometriailag és anyagilag nemlineáris analízis tökéletlenségekkel, az elem mentén lévő feszültséget/alakváltozást értékeli anyagilag és geometriailag (tökéletlenségeket is beleértve) nemlineáris analízisben. Az 5%-os képlékeny alakváltozás a szabványellenőrzés határértékeként van meghatározva.
Az IDEA StatiCa Member alapjainak megismeréséhez javasoljuk az IDEA StatiCa Member elméleti háttér elolvasását a képességek jobb megértése érdekében. Természetesen számos videó mutatja be az eszköz erejét. Kezdheti a bevezető webináriummal: IDEA StatiCa Member – Megoldás kihajlásra.
Az IDEA StatiCa Member gyakorlati útmutatói segítenek az alkalmazás használatának megkezdésében, akár nulláról, akár BIM munkafolyamatban. Néhány fontos szempontot a Mit kell tudni az IDEA StatiCa Member alkalmazás használatának megkezdése előtt? webinárium felvételén és ebben a két cikkben tárgyalnak: A peremfeltételek hatása és Tökéletlenségek.
Az új alkalmazás ellenőrzési folyamata befejeződött, és a tanulmányokat egyetemi csapatokkal közösen tették közzé. Számos ellenőrzési példán tekinthet végig.
Összefoglalás
Egy mérnöki szerkezet kihajlási problémáinak vizsgálatakor mindig szükséges a mérnöki érzék és ítélőképesség alkalmazása. Mindazonáltal az IDEA StatiCa ebben is segíthet.
- Az acél kapcsolatok ellenőrzéséhez rendelkezésre áll az IDEA StatiCa Connection, amely nemcsak a feszültséget/alakváltozást, hanem a legkritikusabb kihajlási alakokat és a megfelelő kritikus terhelést is ellenőrizni tudja.
- A globális stabilitás az IDEA StatiCa Member alkalmazásban elemezhető, amely lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy geometriailag és anyagilag nemlineáris analízist futtassanak tökéletlenségekkel a szerkezeti elem kihajlási alakjainak és tényezőinek meghatározásához.
Mindkét alkalmazás elérhető 14 napos ingyenes próbaverzióban tesztelésre.
