IDEA Member中LBA与GMNIA结果与试验数据及数值解的对比
1. 目标
本文的目的是对IDEA Member软件中LBA(线性分岔分析)模块进行验证,并对GMNIA(考虑缺陷的几何和材料非线性分析)模块进行确认。将IDEA Member得出的临界荷载与文献[1]中的数值解进行对比,并将最终承载力与文献[1]中的试验数据及数值解进行对比。
2. 模型描述
共分析了9个独立工况,均取自文献[1],保留了各试件的原始编号(A1–A3)、(A4–A6)和(E1–E3)。分析中采用了各试件的实际截面尺寸及实际材料性能。研究了两种不同的边界条件(BC1——刚性;BC2——单轴铰接),同时柱的相对长细比也有所变化。

图1:边界条件(从左至右)刚性(A1–A3);单轴铰接(A4–A6);刚性(E1–E3)
3. 结果
计算的输入参数和结果汇总于表1。表中列出了截面尺寸、材料性能,以及初始缺陷值e0,取为L/300。该值依据文献[2]确定,文献[2]表明该值能最好地描述受压角钢的受力行为。
将IDEA Member(下标M)得出的临界荷载与数值解[1](下标FEM)进行对比。将IDEA Member(下标M)得出的极限承载力与数值解[1](下标FEM)及试验数据(NR)进行对比。

表1:截面尺寸、材料性能及计算结果
3.1. 线性屈曲分析
LBA验证结果令人满意,除工况A4外,两种软件的临界荷载在所有工况中均非常接近,A4工况的结果差异为13%。其余所有工况的差异均在5%以内。

图表1:各试件临界荷载值

图表2:临界荷载对比——FEM与CBFEM(基于组件的有限元模型)

图2:LBA第一阶屈曲模态(试件A6)
3.2. 考虑缺陷的几何和材料非线性分析
GMNIA确认结果与试验数据吻合良好。
将CBFEM(基于组件的有限元模型)结果与FEM结果进行验证对比,最大偏差在5%以内,吻合良好。

图表3:极限承载力值

图表4:极限承载力对比——FEM与CBFEM(基于组件的有限元模型)

图3:GMNIA结果——极限承载力时的塑性应变(试件A6)
4. 参考文献
[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.