Compararea rezultatelor LBA și GMNIA din IDEA Member cu datele experimentale și soluția numerică
1. Obiectivul
Obiectivul acestui articol este verificarea modulului LBA (analiza liniară de bifurcare) și validarea modulului GMNIA (analiza geometrică și materială neliniară cu imperfecțiuni) din aplicația IDEA Member. Încărcările critice rezultate din IDEA Member sunt comparate cu o soluție numerică din [1], iar rezistențele rezultate sunt comparate atât cu datele experimentale, cât și cu soluția numerică din [1].
2. Descrierea modelului
Au fost analizate în total 9 cazuri individuale. Acestea au fost preluate din studiul [1], păstrându-se denumirea specimenelor individuale (A1–A3), (A4–A6) și (E1–E3). Au fost luate în considerare dimensiunile reale ale secțiunilor transversale, precum și proprietățile reale ale materialelor. Au fost investigate două seturi diferite de condiții la limită (BC1 – rigid, BC2 – articulat uniaxial), existând și o variație a zvelteții relative a stâlpului.
Fig. 1: Condiții la limită (de la stânga la dreapta) rigid (A1–A3); articulat uniaxial (A4–A6); rigid (E1–E3)
3. Rezultate
Datele de intrare și rezultatele calculului sunt rezumate în Tabelul 1. Sunt prezentate dimensiunile secțiunii transversale și proprietățile materialelor, precum și valoarea imperfecțiunii inițiale e0 considerată ca L/300. Această valoare se bazează pe [2], unde se demonstrează că descrie cel mai bine comportamentul cornierelor la compresiune.
Încărcarea critică din IDEA Member (indicele M) este comparată cu soluția numerică [1] (indicele FEM). Rezistența ultimă din IDEA Member (indicele M) este comparată cu soluția numerică [1] (indicele FEM) și cu datele experimentale (NR).
Tab. 1: Dimensiunile secțiunii transversale, proprietățile materialelor și rezultate
3.1. Analiza liniară de flambaj
Rezultatele verificării LBA sunt satisfăcătoare; încărcările critice din ambele soluții software sunt foarte similare în toate cazurile, cu excepția unuia (A4), unde diferența dintre rezultate este de 13%. În toate celelalte cazuri, diferența este sub 5%.
Grafic 1: Valorile încărcării critice pentru specimenele investigate
Grafic 2: Compararea încărcării critice – FEM vs. CBFEM
Fig. 2: Forma primului mod de flambaj din LBA (specimenul A6)
3.2. Analiza geometrică și materială neliniară cu imperfecțiuni
Rezultatele validării GMNIA arată o bună concordanță cu datele experimentale.
Există, de asemenea, o bună concordanță la verificarea rezultatelor CBFEM față de FEM, cu cea mai mare abatere sub 5%.
Grafic 3: Valorile rezistenței ultime
Grafic 4: Compararea rezistenței ultime – FEM vs. CBFEM
Fig. 3: Rezultate GMNIA – deformație plastică la rezistența ultimă (specimenul A6)
4. Bibliografie și referințe
[1] Kettler, M., Lichtl, G., Unterweger, H. Experimental tests on bolted steel angles in compression with varying end supports. Journal of Constructional Steel Research. 155 (2019). 301-315.
[2] Kettler, M., Taras, A., Unterweger, H. Member capacity of bolted steel angles in compression: Influence of realistic end supports. Journal of Constructional Steel Research. 130 (2017). 22–35.