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ビーム シェル FEA

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チュートリアル 1 (ベーシック)


In this example you will learn the basic steps of beam model creation, メッシング, 材料, 境界条件と荷重入力. 解析は、線形静的および線形座屈解析を使用して実行されます.

The example shown in this tutorial is the beam with a total length 1700 mm、深さ 500 んん. The web has thickness 2 mm で、2 つのウェブ開口部があります (円形) 直径あり 400 mm と 350 んん. 上部と下部のフランジには幅があります 100 mm と厚さ 8 んん. ビーム ウェブは、垂直補強材と縦補強材によって両側から補強されます。 (最後に). 垂直補強材は、長さの 2 つの主要なウェブ パネルを作成します。 750 んん. すべての補強材には幅があります 50 mm と厚さ 12 んん. ビームは、中央の垂直補剛材の上部にある集中垂直力によって負荷されます, 梁には、2 番目と 4 番目の垂直補剛材の下に 2 つのサポートがあります。.
梁は降伏応力のある鋼でできています 230 ウェブ用MPa, そして 245 その他の要素の MPa.

現在の例は、論文の実験的テストを表しています “せん断荷重を受ける穴あき鋼板桁の終局挙動. アリレザ・バーラミ, マフディ・ナジャーナサブ. Open Construction and Building Technology Journal”.

ステップ 1. ウェブ

In the Web panel define the web with length (L) 1700 んん, 深さ (H) 500 mm と厚さ (t) 2 んん.

ステップ 2. フランジ

In the Flange panel define top and bottom flanges the full length of the web (L) 1700 んん, 開始幅と終了幅 (b) 100 mm と厚さ (t) 8 んん

ステップ 3. 垂直補強材

Vertical Stiffener パネルで、スパンを持つ補強材を定義します (SL) 100, 750, 750 そして 100 梁の左側から mm. Define them all with the width (B) 50 mm と厚さ (t) 12 んん.

ステップ 4. 縦補強材

In the Longitudinal Stiffener panel define 6 補強材. ビームの開始時 (SL: 0 んん) 定義 3 stiffeners with length (L) 100 mm と上からの位置 (ST1, ST2) 125, 250, そして 375 んん. 他の 3 つのスティフナーは遠くから開始します。 (SL) 1600 んん. 幅 (B) と厚さ (t) 垂直防撓材と同じ.

ステップ 5. ウェブオープニング

In the Web Openings panel define two openings. どちらも CIR 形状を持っています (円形) 半径で (P1) 200 そして 175 んん. 1つの開口部が配置されています (SL) 475 左からmm, そして2番目の 750 んん. The opening center is shifted from the top (ST) オン 250 んん.

ステップ 6. かみ合い

In the Mesh panel define mesh element sizes on the side length as 25 んん, and on the opening length as 15 んん. の 25 mm 辺の長さはウェブに適用されます, フランジ, と補強材のエッジ. の 15 mm opening length will be applied for the opening edges. Click the Preview button to see the potential FE nodes distribution. [生成] ボタンをクリックして、解析用の FE メッシュを作成します。.

ステップ 7. 境界

In the Boundary Stiffeners panel define constrains for the beam. Here one pin and one roller supports are at the bottom of stiffener 2 and stiffener 4. Define the first two rows in the table as the left and right parts of the stiffener 2 (名前: V2L, V2R). Define the side of the stiffeners to be constrained (B). Follow the global axis to define restrictions for the nodes (pinned support has only one release for rotation about z-axis). The other two rows in the table corresponded to the roller support, below the parts of the vertical stiffener 4 (名前: V4L, V4R). The beam has no lateral translations. Define next 4 rows in the table for right side of the stiffener V2R, V3R, V4R, select ET and EB, and define restrictions only along axis Z. Click on the Preview button to see the nodes with constrains.

ステップ 8. 負荷

In the Stiffener Loads panel define the concentrated load at the middle of the beam. The load has value 40 kN で、2 つの垂直補強材の上に適用されます. In the table define two rows, select left and right parts of the stiffener 3 (V3L, V3R). 負荷の半分を適用します (Fz: 20 kN) to the top side (T) 補強材各部の. Click Preview to see how the load is distributed in FE nodes.

ステップ 9. 分析

[解析タイプ] パネルで [線形静的] を選択し、[解析] ボタンをクリックします。.

ステップ 10. 変位結果

In the Results panel select result type from dropdown list. Display a deformed view of the model with its deformation scaling.

ステップ 11. ストレスの結果

結果タイプ「S」を選択, stress’ で応力分布の輪郭を確認します. Select different stress components and display the contour. The normal stress (XX) 値は 308 MPa and exceeds the yielding stress of the web 230 MPa. This indicates on the occurrence of plastic strain zones in the web. In the next Tutorial this plasticity will be investigated in more detail for this beam.

ステップ 12. Linear Buckling Analysis

Now investigate the linear buckling shapes and critical buckling forces of the beam. Select ‘Linear Bucklingin the Analysis Type panel. Select the necessary number of buckling shapes, or ‘Eigen Modes’. 通常, for the current type of beam analysis, 3-5 modes is enough. Click the Analysis button.

ステップ 13. Buckling Results

In the Linear buckling results panel you can select the result mode. Here are the 3 modes with their corresponding buckling load factors. If multiply the factor by the applied load value you will receive the critical linear buckling force. 例えば, with our applied force of 40 kN 臨界座屈荷重は Fcr = 0.965 バツ 40 = 38.6 kN. 実際には, this means that if apply this critical load to the structure, その後、構造は線形座屈安定性の点で不安定になります. The buckling shapes can be seen after clicking on the Display button. Potential buckling shapes are mainly located around the web. This kind of buckling is called as local buckling. Using these results can be confirmed that the structure does not have enough capacity for this applied load. This is also proven by the experimental test results. From the experiment the critical force is below 40 kN.


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