Beispielübersicht

In diesem Beispiel lernen Sie die grundlegenden Schritte der Balkenmodellerstellung kennen, Verzahnung, Materialien, Randbedingungen und Lasteingabe. Eine Analyse wird unter Verwendung einer linearen statischen und einer linearen Knickanalyse durchgeführt.

Das in diesem Tutorial gezeigte Beispiel ist der Balken mit einer Gesamtlänge 1700 mm und einer Tiefe von 500 mm. Die Bahn hat Dicke 2 mm und es gibt zwei Stegöffnungen (Kreisform) mit Durchmessern 400 mm und 350 mm. Die oberen und unteren Flansche haben eine Breite 100 mm und Dicke 8 mm. Der Trägersteg wird von beiden Seiten durch Vertikalsteifen und Längssteifen ausgesteift (an den Enden). Die vertikalen Versteifungen bilden zwei Hauptstegpaneele der Länge 750 mm. Alle Steifen haben Breite 50 mm und Dicke 12 mm. Der Träger wird durch eine konzentrierte vertikale Kraft belastet, die sich oben auf den vertikalen Steifen in der Mitte befindet, und der Balken hat zwei Stützen unterhalb der zweiten und der vierten vertikalen Versteifung.
Der Balken besteht aus Stahl mit Fließspannung 230 MPa für das Web, und 245 MPa für andere Elemente.

Das aktuelle Beispiel stellt den experimentellen Test aus der Arbeit dar “Bruchverhalten von Lochblechträgern bei Querbeanspruchung. Alireza Bahrami, Mahdi Najarnasab. Das offene Bau- und Gebäudetechnik-Journal”.

Schritt 1. Netz

Definieren Sie im Web-Panel das Web mit der Länge (L.) 1700 mm, Tiefe (H.) 500 mm und Dicke (t) 2 mm.

Schritt 2. Flansche

Definieren Sie im Bedienfeld „Flansch“ die oberen und unteren Flansche über die gesamte Länge des Stegs (L.) 1700 mm, mit Anfangs- und Endbreite (b) 100 mm und Dicke (t) 8 mm

Schritt 3. Vertikale Versteifungen

Definieren Sie in der Gruppe Vertikale Steifen Steifen mit Spannweiten (SL) 100, 750, 750 und 100 mm von der linken Seite des Trägers. Definieren Sie sie alle mit der Breite (B.) 50 mm und Dicke (t) 12 mm.

Schritt 4. Längssteifen

Definieren Sie im Panel „Längssteife“. 6 Versteifungen. Am Anfang des Balkens (SL: 0 mm) definieren 3 Versteifungen mit Länge (L.) 100 mm und Position von oben (ST1, ST2) 125, 250, und 375 mm. Die anderen drei Versteifungen starten aus der Ferne (SL) 1600 mm. Breite (B.) und Dicke (t) sind die gleichen wie für vertikale Steifen.

Schritt 5. Web-Eröffnungen

Definieren Sie im Bereich „Weböffnungen“ zwei Öffnungen. Beide haben CIR-Formen (Kreisform) mit Radius (Ein Rundgang durch die Berechnungen, die zum Entwerfen eines kombinierten Fundaments erforderlich sind) 200 und 175 mm. Eine Öffnung ist bei angeordnet (SL) 475 mm von links, und die zweite bei 750 mm. Das Öffnungszentrum ist von oben verschoben (ST) auf 250 mm.

Schritt 6. Vernetzung

Definieren Sie im Bedienfeld „Mesh“ die Größe der Mesh-Elemente auf der Seitenlänge als 25 mm, und auf der Öffnungslänge als 15 mm. Das 25 mm Seitenlänge wird für die Bahn verwendet, Flansche, und Versteifungskanten. Das 15 Für die Öffnungskanten wird eine Öffnungslänge von mm angesetzt. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Vorschau“, um die potenzielle FE-Knotenverteilung anzuzeigen. Klicken Sie auf die Schaltfläche Generieren, um das FE-Netz für die Analyse zu erstellen.

Schritt 7. Grenzen

Definieren Sie im Bereich „Grenzsteifen“ Einschränkungen für den Balken. Hier befinden sich ein Stift und eine Rollenhalterung an der Unterseite der Versteifung 2 und Versteifung 4. Definieren Sie die ersten beiden Zeilen in der Tabelle als den linken und rechten Teil der Steife 2 (Name: V2L, V2R). Definieren Sie die Seite der Steifen, die eingeschränkt werden soll (B.). Folgen Sie der globalen Achse, um Einschränkungen für die Knoten zu definieren (Die festgesteckte Halterung hat nur eine Freigabe für die Drehung um die Z-Achse). Die anderen beiden Zeilen in der Tabelle entsprachen dem Rollenträger, unterhalb der Teile der Vertikalsteife 4 (Name: V4L, V4R). Der Balken hat keine seitlichen Verschiebungen. Als nächstes definieren 4 Zeilen in der Tabelle für die rechte Seite der Steife V2R, V3R, V4R, Wählen Sie ET und EB, und definieren Sie Einschränkungen nur entlang der Z-Achse. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Vorschau“, um die Knoten mit Einschränkungen anzuzeigen.

Schritt 8. Ladungen

Definieren Sie im Bereich „Versteifungslasten“ die konzentrierte Last in der Mitte des Trägers. Die Ladung hat einen Wert 40 kN und wird auf zwei vertikale Steifen aufgebracht. Definieren Sie in der Tabelle zwei Zeilen, Wählen Sie den linken und rechten Teil der Steife aus 3 (V3L, V3R). Wenden Sie die Hälfte der Last an (Fz: 20 kN) zur Oberseite (T.) jedes Teils der Versteifung. Klicken Sie auf Vorschau, um zu sehen, wie die Last in FE-Knoten verteilt ist.

Schritt 9. Analyse

Wählen Sie im Bereich Analysetyp die Option Linear statisch aus und klicken Sie auf die Schaltfläche Analyse.

Schritt 10. Verschiebungsergebnisse

Wählen Sie im Bereich „Ergebnisse“ den Ergebnistyp aus der Dropdown-Liste aus. Zeigen Sie eine verformte Ansicht des Modells mit seiner Verformungsskalierung an.

Schritt 11. Stress-Ergebnisse

Wählen Sie den Ergebnistyp „S, Spannung“, um die Spannungsverteilungskontur zu überprüfen. Wählen Sie verschiedene Spannungskomponenten aus und zeigen Sie die Kontur an. Der normale Stress (XX) Wert ist 308 MPa und übersteigt die Streckgrenze der Bahn 230 MPa. Dies weist auf das Auftreten plastischer Spannungszonen in der Bahn hin. Im nächsten Tutorial wird diese Plastizität für diesen Balken genauer untersucht.

Schritt 12. Lineare Knickanalyse

Untersuchen Sie nun die linearen Knickformen und kritischen Knickkräfte des Balkens. Wählen Sie „Lineares Knicken“.’ im Bereich Analysetyp. Wählen Sie die erforderliche Anzahl an Knickformen aus, oder 'Eigene Modi'. Typischerweise, für die aktuelle Art der Strahlanalyse, 3-5 Modi ist genug. Klicken Sie auf die Schaltfläche „Analyse“..

Schritt 13. Knickergebnisse

Im Bereich „Lineare Knickergebnisse“ können Sie den Ergebnismodus auswählen. Hier sind die 3 Moden mit ihren entsprechenden Knicklastfaktoren. Wenn Sie den Faktor mit dem angewendeten Lastwert multiplizieren, erhalten Sie die kritische lineare Knickkraft. Beispielsweise, mit unserer angewandten Kraft von 40 kN beträgt die kritische Knicklast Fcr = 0.965 x 40 = 38.6 kN. In der Praxis, Dies bedeutet, dass diese kritische Belastung auf die Struktur ausgeübt wird, dann wird die Struktur hinsichtlich der linearen Knickstabilität instabil. Die Knickformen sind nach einem Klick auf die Schaltfläche „Anzeigen“ sichtbar. Potenzielle Knickformen finden sich hauptsächlich rund um die Bahn. Diese Art der Knickung wird als lokale Knickung bezeichnet. Anhand dieser Ergebnisse kann bestätigt werden, dass die Struktur nicht über genügend Kapazität für diese aufgebrachte Last verfügt. Dies belegen auch die experimentellen Testergebnisse. Aus dem Experiment ist die kritische Kraft unten 40 kN.

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