Sử dụng phân tích độ cứng trong IDEA StatiCa Connection để xác định xem các nút liên kết là khớp, bán cứng hay ngàm cứng. Kết quả của phân tích độ cứng là biểu đồ mô men - góc xoay và một bảng chứa các giá trị quan trọng. Dựa trên đường cong và tiêu chuẩn quốc gia được chọn, nút liên kết được phân loại là:
- khớp
- ngàm cứng
- bán cứng
Định nghĩa tải trọng phù hợp
Để có được kết quả chính xác từ phân tích độ cứng, bạn có thể tính toán độ cứng cho từng góc xoay riêng biệt, nhập một trường hợp tải riêng cho My, Mz (hoặc N và Mx).
Hoặc bạn có thể áp dụng toàn bộ tập hợp nội lực tác dụng lên cấu kiện đang phân tích, vì tất cả các nội lực khác cũng ảnh hưởng đến kết quả của từng thành phần độ cứng (góc xoay). Để biết giải thích chi tiết, hãy đọc bài viết Ảnh hưởng của lực cắt và lực dọc đến độ cứng xoay.
Các lực áp dụng phải lớn hơn 1 kN/1 kNm/kip/kip.ft
Thông tin cần thiết để phân loại độ cứng nút liên kết
- chiều dài lý thuyết của cấu kiện
- phân biệt giữa Hệ kết cấu có giằng và Hệ kết cấu không giằng (theo cách tiếp cận EN)
Chiều dài lý thuyết cho My và Mz [m] được định nghĩa là khoảng cách nút-đến-nút của cấu kiện đang phân tích và chỉ được sử dụng cho mục đích phân loại (không dùng để tính toán các giá trị độ cứng thực tế).
Tùy chọn hệ kết cấu có giằng (khung có giằng) khả dụng cho các dự án theo Eurocode theo EN 1993-1-8 vì có các điều kiện phân loại khác nhau cho hệ có giằng và không giằng.
Kết quả thu được từ phân tích độ cứng
Hai loại kết quả thu được là: một bảng giá trị số và biểu đồ độ cứng, có thể được xuất ra CSV hoặc DXF.
Đối với mỗi thành phần nội lực được đánh giá cho độ cứng xoay, bảng liệt kê các giá trị số tương ứng với từng tổ hợp tải trọng thiết kế trong từng hàng riêng biệt. Tùy thuộc vào hàng nào được chọn, biểu đồ độ cứng sẽ hiển thị cho thành phần này hay thành phần khác.
- MEd: Mô men uốn thiết kế được đưa vào tổ hợp tải trọng, chỉ liên quan đến độ cứng cát tuyến
- Mj,Rd: Khả năng chịu uốn của liên kết, phục vụ mục đích chảy dẻo của liên kết
- Sj,ini: Độ cứng xoay ban đầu, mô tả ứng xử độ cứng tuyến tính được xét đến giá trị 2/3 Mj,Rd
- Sjs: Độ cứng xoay cát tuyến, được định nghĩa là giao điểm của mô men uốn thiết kế MEd và đường cong độ cứng của liên kết Sj, liên quan khi MEd > 2/3 Mj,Rd
- : Biến dạng xoay thu được đối với mô men uốn thiết kế
- c: Khả năng xoay của liên kết, giới hạn được xác định bởi phá hoại của bu lông, phá hoại của mối hàn hoặc biến dạng dẻo 15% của bản thép
- Sj,R: Giá trị độ cứng cho ranh giới giữa Ngàm cứng và Bán cứng
- Sj,P: Giá trị độ cứng cho ranh giới giữa Bán cứng và Khớp
Lưu ý: Nếu độ cứng ban đầu Sj,ini và độ cứng cát tuyến Sj,s cho thấy độ cứng vô hạn, điều này có nghĩa là đường cong độ cứng quá dốc đến mức thực tế là 90° trên biểu đồ, khiến tiếp tuyến cho kết quả vô cực. Điều này luôn có nghĩa là một liên kết ngàm cứng nằm xa ranh giới của lớp bán cứng, do đó các giá trị chính xác không có nhiều ý nghĩa. Nói cách khác, liên kết này hoàn toàn cứng.
Nên sử dụng gì trong mô hình kết cấu tổng thể của bạn trong FEA?
Thông tin chính cần thiết cho mô hình tổng thể của bạn là phân loại, để thiết lập điều kiện biên giữa các cấu kiện dưới dạng khớp (bản lề lý tưởng), ngàm cứng (cứng lý tưởng), hoặc bán cứng (có một phần độ cứng).
Đối với loại bán cứng, bạn cần tìm giá trị đại diện cho độ cứng xoay của nút liên kết giữa các cấu kiện. Giá trị này được thể hiện bằng giá trị Sj,ini trong tab kết quả Phân tích độ cứng.
Tuy nhiên, bạn luôn cần sử dụng đánh giá kỹ thuật để xác định giá trị độ cứng phù hợp cho mô hình kết cấu tổng thể của mình.
Sj,ini phụ thuộc vào giá trị Mj,Rd của nút liên kết và hình dạng của đường cong độ cứng. Ngoài ra, mô hình CBFEM cho Phân tích độ cứng khác với mô hình được sử dụng trong phân tích EPS, điều này có thể dẫn đến Mj,Rd khác nhau của nút liên kết và cần tinh chỉnh thêm mô hình liên kết cho Phân tích độ cứng.
Để biết thêm chi tiết, hãy đọc bài viết Độ cứng liên kết và cách sử dụng trong phân tích tổng thể.
Tìm thêm thông tin về Phân tích độ cứng ở đâu
Có nhiều nguồn thông tin để đọc về loại phân tích này. Chúng tôi khuyến nghị đọc phần tổng quan của Cơ sở lý thuyết, bài viết blog Tại sao cần quan tâm đến độ cứng liên kết và/hoặc xem một trong các buổi hội thảo trực tuyến về chủ đề này (xem bên dưới).
Để kết hợp kết quả độ cứng với mô hình FEA tổng thể của bạn, hãy xem video Cách đưa độ cứng xoay vào mô hình FEA của bạn.
Ở cuối bài viết, bạn có thể tìm thấy một số hướng dẫn từng bước.
Mô hình đánh giá độ cứng
Để đánh giá độ cứng xoay kjoint của bản thân liên kết và góc xoay tương ứng θ2, chúng ta trừ đi phần độ cứng được gán cho biến dạng của các cấu kiện θ1 từ tổng biến dạng θtot.
Góc xoay của các cấu kiện θ1 được đánh giá trên mô hình với các liên kết ngàm cứng lý tưởng giữa tất cả các cấu kiện. Tổng góc xoay θtot được đánh giá trên mô hình với các thao tác chế tạo thực tế.
Các kết quả thu được từ phân tích độ cứng tương ứng với kjoint và θ2.
Cơ sở lý thuyết
Đọc thông tin cần thiết về phân tích độ cứng trong Cơ sở lý thuyết của chúng tôi. Các thiết lập đã đề cập ở trên được mô tả trong phần tổng quan của tài liệu này.
Phần tổng quan của Cơ sở lý thuyết về phân tích độ cứng và kết quả của nó:
Phân tích độ cứng và khả năng biến dạng của nút liên kết thép
Các phần cụ thể của Cơ sở lý thuyết cho từng tiêu chuẩn quốc gia được hỗ trợ:
Các bài viết khác về độ cứng liên kết và kiểm chứng
Bạn có thể tìm thấy thông tin chi tiết hơn và một số nghiên cứu kiểm chứng trong các bài viết sau. Một số bài viết là một phần của cuốn sách "Benchmark Cases for Advanced Design of Structural Steel Connections" do giáo sư Wald và nhóm của ông biên soạn.
- Tại sao cần quan tâm đến độ cứng liên kết (bài viết blog)
Hội thảo trực tuyến và video
Trong quá khứ, chúng tôi đã tổ chức một số buổi hội thảo trực tuyến về chủ đề độ cứng của liên kết. Ngoài ra, một số video khác mô tả cách làm việc trong ứng dụng. Bạn có thể tìm thấy nguồn cảm hứng từ các dự án thực tế cũng như những gợi ý để thiết lập mô hình tính toán của bạn một cách chính xác.
Connection Wednesdays - Phân loại độ cứng
Trong buổi hội thảo trực tuyến này, chúng tôi tóm tắt lại các yêu cầu của tiêu chuẩn liên quan đến phân loại độ cứng. Sau đó, chúng tôi cố gắng thiết kế các liên kết của một khung thực tế ban đầu được thiết kế như một hệ chịu mô men. Chúng tôi áp dụng cấu hình bán cứng và sau đó áp dụng ứng xử dự đoán vào kết cấu phân tích tổng thể. Trong suốt quá trình này, chúng tôi khám phá các câu hỏi thường gặp và đánh giá ảnh hưởng của chúng đến thiết kế.
Connection Wednesdays - Phân tích độ cứng nút liên kết mang tính đột phá
Trong buổi hội thảo trực tuyến, bạn sẽ thấy toàn bộ quy trình mô hình hóa, đặt tải và kiểm tra tiêu chuẩn của một nút liên kết thép thú vị.
Connection Wednesdays - Nút liên kết khu dân cư tại Ružomberok
Các nút liên kết sàn thường được coi là khớp, nhưng nếu thực tế không đơn giản như vậy thì sao? Làm thế nào để nhập đúng phân tích độ cứng nút liên kết? Xem phân tích độ cứng nút liên kết khung và hậu quả của độ cứng đối với mô hình FEM.
Cách đưa độ cứng xoay vào mô hình FEA của bạn
Độ cứng của nút liên kết là một yếu tố quan trọng và không thể thiếu trong thiết kế kết cấu tổng thể cho các liên kết bán cứng. Câu hỏi đặt ra là, tôi có thể tính toán độ cứng của nút liên kết ở đâu, và nên sử dụng độ cứng nào cho thiết kế của mình?
Thiết kế và kiểm tra tiêu chuẩn nút liên kết từ sân vận động đua xe đạp Jakarta
Bản ghi hội thảo trực tuyến sau đây giải thích cách xây dựng biểu đồ phân tích độ cứng, các thiết lập ra sao, và kết quả bạn sẽ nhận được.
Cập nhật trong các phiên bản
Các tính năng sau đây là một phần của ghi chú phát hành của IDEA StatiCa và có thể liên quan đến phân tích độ cứng. Đọc thêm về các tính năng này trong các bài viết chuyên biệt theo liên kết.
Khả năng xoay giới hạn bởi phá hoại bu lông và mối hàn (Phân tích độ cứng) (phiên bản 21.0)
Xuất đường cong mô men - góc xoay sang CSV và DXF (phiên bản 22.0)
Hướng dẫn
Chúng tôi đã tạo các hướng dẫn từng bước để thiết lập mô hình và chạy phân tích. Tìm các liên kết đến chúng bên dưới:
Phân tích độ cứng của một liên kết thép (EN)
Phân tích độ cứng của một liên kết thép (AISC)
Độ cứng xoay của dầm vát gia cường
Trải nghiệm phiên bản mới nhất của IDEA StatiCa ngay hôm nay
Nhận quyền truy cập đầy đủ trong 14 ngày, hoàn toàn miễn phí.
Dùng thử IDEA StatiCa miễn phí
- Steel
- Connection design
- Member design
- Bài đăng trên blog
Tại sao cần quan tâm đến độ cứng liên kết
Đọc thêm
- Steel
- Connection design
- Knowledge base
Độ cứng liên kết và ứng dụng trong phân tích tổng thể
Đọc thêm
- Steel
- Connection design
- Member design
- Theoretical background