Keresztirányú merevítőkkel ellátott gerenda kifordulása
Ezt az ellenőrzési tanulmányt az IDEA StatiCa Member alkalmazáshoz készítettük. A cél az volt, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy az LBA és a GMNIA eredményei helyesek, és az összes héjelem és az összetevők végeselemei megfelelően működnek. A modellek geometriája a Brno-i Műszaki Egyetem AdMaS Központjában végzett kísérleteken alapult.
A numerikus modelleket az ANSYS-ban hozták létre, amely egy kereskedelmi, általános célú végeselem-elemző szoftver. IPE 180 gerendát alkalmaztak 3,3 m hosszban, S235 acélminőségből. Két peremfeltételt vizsgáltak:
- Befogott – az egyik végen lévő összes csomópont befogott (az összes szabadságfok rögzített), a másik vég ugyanolyan, kivéve, hogy a gerenda hosszirányú elmozdulása megengedett
- Csuklós – csak a gerendagerincen lévő csomópontok vannak rögzítve (az oldalirányú elfordulás megengedett; az egyik végen az összes elmozdulás rögzített, a másik végen a gerenda hosszirányú elmozdulása megengedett)
A merevítők 60 fokos szöget zártak be a függőleges tengellyel. A két merevítőt szimmetrikusan helyezték el, változó egymás közötti távolsággal. Nem modelleztek hegesztéseket, a szomszédos hálók csomópontjait közvetlenül összevonták.
Az ANSYS-ban lineáris statikai analízist, lineáris kihajlási analízist, valamint geometriai és anyagi nemlinearitást imperfekciókkal figyelembe vevő analízist végeztek. Az imperfekciók L/300-al voltak egyenlők, ahol L a szerkezeti elem hossza (3,3 m).
A maradó alakváltozás az alábbi képen látható:
A megfelelő modelleket az IDEA StatiCa Member programban hozták létre. A kapcsolódó elemek keresztmetszetét nagyon nagynak és rövidnek választották az elemzett gerendához képest, hogy ne befolyásolják az eredményeket.
Az eredmények összehasonlítása az alábbi táblázatban található. FRd a GMNIA által meghatározott kifordulással szembeni teherbírás, wy a gerenda középső fesztávolságánál a maximálisan elért terheléskor mért oldalirányú elhajlás, és Fcr az LBA által meghatározott kritikus kihajlási terhelés. A merevítő pozíciók az IDEA StatiCa Member bal oldali csomópontjától mért merevítő X-pozícióját jelzik.
| GMNIA | LBA | ||||||
| FRd [kN] | FRd [kN] | wy [mm] | wy [mm] | Fcr [kN] | Fcr [kN] | ||
| Peremfeltételek | Merevítő pozíciók | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER |
| Befogott | 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 | ||
| Csuklós | 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 |
Mindkét szoftvercsomag eredményei szorosan egyeznek. Az IDEA Member kissé alacsonyabb kritikus kihajlási terhelést és kissé magasabb kifordulással szembeni teherbírást ad.
A különbség főként a merevítők modellezéséből adódik. Az Ansys-ban a csomópontok a lemezek tengelyvonalainál vannak összevonva, de a Member programban a merevítő rövidebb. A lemez felületénél ér véget, és a rést hegesztések töltik ki. Ennek eredményeként az IDEA Member rövidebb lemeze kissé merevebb, mint az Ansys-ban lévő hosszabb lemez.