SkyCiv Belgeleri

SkyCiv yazılımı kılavuzunuz - öğreticiler, nasıl yapılır kılavuzları ve teknik makaleler

SkyCiv Documentation

  1. Ev
  2. SkyCiv Bölüm Oluşturucu
  3. SkyCiv Bölüm Oluşturucuda Doğrudan Mukavemet Yöntemi Tasarımı

SkyCiv Bölüm Oluşturucuda Doğrudan Mukavemet Yöntemi Tasarımı

Soğuk Şekillendirilmiş Çelik için Doğrudan Mukavemet Yöntemi Kılavuzu

Soğuk şekillendirilmiş çelik eleman tasarımı, ince duvarlı elemanların karmaşık stabilite davranışından dolayı zordur. Bu sorunu çözmek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir, Doğrudan Mukavemet Yöntemi gibi (DSM), en esnek ve modern yaklaşım. SkyCiv, DSM'yi desteklemeye kararlıdır, bunun gibi kaynaklar ve bu yaklaşımla soğuk şekillendirilmiş çelik tasarımını destekleyen yazılımlar aracılığıyla.

DSM, etkin genişlikleri hesaplamadan soğuk şekillendirilmiş eleman mukavemetine ilişkin tahminler sağlar [1] (Etkin genişliklerin hesaplanması genellikle karmaşık geometrik şekillerin analiz edilmesinde birçok sınırlamanın bulunduğu karmaşık bir süreçtir.). Bu yöntemde, kritik burkulma mukavemetinin hesaplanması çeşitli yaklaşımlarla gerçekleştirilebilir, esas olarak Sonlu Şerit Yöntemi (FSM) ve Sonlu Elemanlar Yöntemi (BEŞ). Bu kılavuzda, keşfedeceğiz:

Watch Our Tutorial on Calculating Direct Strength Method Factors

 

Doğrudan Mukavemet Yöntemi Nedir? (DSM)

NS Doğrudan Mukavemet Yöntemi (DSM) ağırlıklı olarak soğuk şekillendirilmiş çelik elemanların analizi ve tasarımı için kullanılan bir tasarım yaklaşımıdır. Geleneksel yöntemlerden farklı olarak (Etkin Genişlik Yöntemi gibi) yerel burkulmayı hesaba katmak için etkin kesit özelliklerinin hesaplanmasına dayanan, DSM, tam gücünü kullanarak üyenin gücünü doğrudan hesaplar., azaltılmamış kesit özellikleri.

Doğrudan Mukavemet Yönteminin Artıları ve Eksileri

Artıları Eksileri
Tasarım Sürecini Basitleştirir: Etkili genişlik hesaplamalarını ortadan kaldırarak karmaşıklığı azaltır. Öğrenme Eğrisi: Mühendislerin yeni konseptlere ve formülasyonlara aşina olmasını gerektirir.
Gelişmiş Doğruluk: Hassas mukavemet tahminleri için çeşitli burkulma modlarını doğrudan hesaba katar. Sınırlı Geçmiş Veriler: Bazı özel uygulamalar için geleneksel yöntemlere kıyasla daha az ampirik veri mevcuttur.
Çok Yönlü Uygulama: Karmaşık ve alışılmamış kesitler için uygundur. Yazılım Bağımlılığı: Tüm uygulayıcıların kolayca erişemeyeceği gelişmiş yazılım araçları gerektirebilir.
Birleşik Metodoloji: Farklı bükülme davranışlarına karşı tutarlı bir yaklaşım sağlar. Standart Uyumluluk: Henüz tüm bölgesel kodlar DSM hükümlerini tam olarak kapsamayabilir.
İnovasyonu Kolaylaştırır: Uyarlanabilir çerçevesi sayesinde yeni malzeme ve şekillerin kullanımını teşvik eder. Değişime Direnç: Uygulayıcılar tanıdık yöntemlere bağlı kaldıkça endüstrinin ataleti benimsemeyi yavaşlatabilir.

Evlat Edinme ve Kabul:

DSM tanınmakta ve önemli uluslararası tasarım standartlarına dahil edilmektedir., gibi:

  • AISI S100: Soğuk Şekillendirilmiş Çelik Yapı Elemanlarının Tasarımına İlişkin Kuzey Amerika Şartnamesi.
  • AS / NZS 4600: Soğuk Şekillendirilmiş Çelik Yapılara İlişkin Avustralya/Yeni Zelanda Standardı.

DSM, üniversitelerde okutularak ve soğuk şekillendirilmiş tasarım derslerinde daha yaygın olarak öğretilen bir yöntem haline gelerek geleceğin yöntemi olarak da önceliklendiriliyor.. Ayrıca DSM'yi tasarım modüllerine entegre eden yapısal analiz ve tasarım yazılım paketlerinin desteğinde de bir artış görüyoruz..

ancak, DSM'nin geniş çapta benimsenmesinde hala bazı engeller ve zorluklar var, nispeten yeni/öğretilmemiş bir yöntem olduğundan. Geleneksel yöntemlerden geçiş eğitim ve adaptasyon gerektirir, bazı uygulayıcıların bunu üstlenmek konusunda isteksiz olabileceği.

Geleneksel Sonlu Şerit Yöntemi

FSM, FEM'in basitleştirilmesi olarak oluşturuldu, her iki yöntem de aynı teorik altyapıya sahiptir, ve FSM aynı zamanda bir matris yöntemidir. Bir bölümün düğümlerini ve elemanlarını tanımlayarak her türlü karmaşık şekli analiz etmek mümkündür.. Bu, bölüm optimizasyonunu teşvik eder ve analiz sürecini basitleştirir.

Çeşitli seçenekler, açık kaynak araçları dahil, şu anda Sonlu Şerit analizi gerçekleştirmek için kullanılabilir. ancak, Bu araçların genel analiz ve tasarım yazılımıyla entegre edilmesi, karmaşık doğaları nedeniyle zorlayıcı olmuştur.. SkyCiv kısa süre önce sistemimize tamamen entegre olan bir Sonlu Şerit Yöntemi analiz aracı geliştirdi. Bölüm Oluşturucu yazılım. Bu araç, standart ve özel soğuk şekillendirilmiş kesitler için DSM faktörlerinin hesaplanmasını otomatikleştirir, AISI S100'e uygun DSM çelik tasarımına izin verir, GİBİ 4600 ve diğer uluslararası standartlar.

FSM, kesitin enine şeklini uzunlamasına şeritlere ayırır [3]. Bu, geleneksel 3 boyutlu analiz problemini basitleştirir. 6 bir problemin serbestlik derecesi 4 özgürlük derecesi. Şeritler, yarım dalga boyu adı verilen farklı uzunluklar için analiz edilir..

Geometrik kesit özelliklerini kullanma, malzeme, stresler, ve yük durumu, iki küresel matris oluşturuldu, elastik sertlik matrisi (Ne zaman) ve geometrik sertlik matrisi (Kilogram).

En sonunda, bu bir özdeğer ayrıştırma problemini temsil eder, özdeğerlerin yük faktörlerini temsil ettiği yer, ve özvektörler deforme olmuş şekli içerir.

Burkulma Modu Çeşitleri

Burkulma sınıfları üç ana gruba ayrılır, küresel, yerel, ve çarpık, arıza türüne bağlı olarak.

Yerel burkulma: Enine kesitin önemli ölçüde bozulmasına neden olan bükülme, ancak bu bozulma yalnızca dönüşü içerir, çeviri değil, iç katlama çizgilerinde [2].

Bozulma burkulması: Enine kesitin önemli ölçüde bozulmasına neden olan bükülme, ancak bu distorsiyon, bir elemanın bir veya daha fazla iç katlama çizgisinde rotasyon ve ötelemeyi içerir [2].

Küresel burkulma: Enine kesitin bozulmasına neden olmayan bükülme, bunun yerine çeviri (eğilme) ve/veya rotasyon (burulma) tüm kesitin meydana gelmesi [2].

Bu tanımdan, burkulma sınıflandırması ile deforme olmuş şekil arasında güçlü bir geometrik korelasyon olduğu sonucunu çıkarabiliriz., imza eğrisinin her noktası için deforme olanı gösteriyoruz.

DSM Faktörleri

DSM, farklı burkulma modlarının etkilerini hesaba katmak ve soğuk şekillendirilmiş çelik elemanların nihai mukavemetini hesaplamak için belirli faktörlere dayanır.. Bu faktörler yöntemin merkezinde yer alır ve üyenin yerel koşullardaki davranışına bağlıdır., çarpık, ve küresel bükülme. Bunlar, tarafından otomatik olarak hesaplanan faktörlerdir. SkyCiv DSM Hesaplayıcı.

Kritik Burkulma Gerilmeleri veya Yükleri

Bu faktörler elemanın elastik burkulma sınırlarını temsil eder ve yenilme modunu ve bunun dayanım üzerindeki etkisini belirlemek için kullanılır.:

  • Psonucu AISI S100-12'ye göre hesaplayacaktır: Elastik küresel burkulma yükü (Örneğin., eğilme, burulma, veya eğilme-burulma burkulması), Not: bu faktör tasarıma özel modülde hesaplanır, Örneğin. AISI
  • Pcrl: Yerel burkulma için elastik kritik yük.
  • Pcrd: Distorsiyonlu burkulma için elastik kritik yük.
  • Msonucu AISI S100-12'ye göre hesaplayacaktır: Eğilmede global burkulma için elastik kritik moment, Not: bu faktör tasarıma özel modülde hesaplanır, Örneğin. AISI
  • Mcrl: Eğilmede yerel burkulma için elastik kritik moment.
  • Mcrd: Eğilmede çarpılma burkulması için elastik kritik moment.

Bu kritik değerler tipik olarak FSM'deki özdeğerler veya yaklaşık analitik formüller kullanılarak hesaplanır.. Not: bunlar simetrik olmayan bölümler için her iki yönde de olabilir, dolayısıyla bölümün hem olumlu hem de olumsuz yönler için farklı faktörleri olabilir, aşağıda gösterilen SkyCiv DSM hesaplayıcısında olduğu gibi.

SkyCiv Bölüm Oluşturucuda Sonlu Şerit Yöntemi

SkyCiv'in yerleşik bir Doğrudan Mukavemet Yöntemi Hesaplayıcısı vardır. Kesit Analiz Yazılımı (SkyCiv Bölüm Oluşturucu) Herhangi bir özel soğuk şekillendirilmiş çelik şekli için önemli DSM faktörlerini otomatik olarak hesaplayabilen. Bir CFS bölümüne yükleyip simgesine tıklayarak Bölüm Oluşturucu modülünden başlamanız yeterlidir. Tasarım -> Soğuk Şekillendirilmiş Çelik:

Buradan, DSM faktörleri otomatik olarak hesaplanacaktır, kullanıcının incelemesi ve göndermesi için hazır:

Yazılım SkyCiv Bölüm Oluşturucusu üzerine kurulmuştur, altında Tasarım – Soğuk Şekillendirilmiş. Yerel ve distorsiyonlu burkulma minimumları otomatik olarak tespit edilecektir, ancak kullanıcılar bu değerleri geçersiz kılabilir. Bir kez gönderildi, bu faktörler daha sonra SkyCiv AISI tasarımında kullanılacaktır. (2016) ve AS4600 (2018) entegre tasarım modülleri.

SkyCiv elastik burkulma analiz modülünde, burada açıklığa kavuşturacağımız bazı önemli hipotezler ve düşünceler var. Bunları aşağıda inceleyeceğiz:

Elemanların ağı

Elemanların ağı otomatik olarak üretilir ve sağdaki grafikte görüntülenebilir, filetolar ikiye ayrılır 4 elementler, ve düz çizgi içine 4 elementler de.

Analiz uzunlukları

Sonlu Şerit analizini gerçekleştirmek için kullanılan uzunluklar varsayılan olarak logaritmik uzay olarak tanımlanır. 0 İngiliz birim sisteminde 10^3'e ve 0 Metrik sistemde 10^3,5'e kadar.

Yük koşulları

İmza eğrisini hesaplıyoruz 5 farklı yük koşulları:

  • Eksenel yük
  • X ekseninde eğilme momenti, pozitif
  • X ekseninde eğilme momenti, olumsuz
  • Y ekseninde bükülme momenti, pozitif
  • Y ekseninde bükülme momenti, olumsuz

Sınır şartları

Analiz, modelin sabitlendiği ve her iki uçta da bükülmesinin serbest olduğu varsayılarak gerçekleştirilir..

İmza Eğrisi

İmza eğrisi geleneksel Sonlu Şerit Yöntemi kullanılarak oluşturulur, Fy normalleştirildi (Fy = 1) böylece yük faktörleri basınç birimlerinde sunulur (Birim sistemine göre MPa veya ksi).

Yük Faktörü Seçimi

Genel olarak, yük faktörleri imza eğrisindeki yerel minimum noktalardır, birincisi yerel burkulma için kritik yük faktörünü temsil eder ve ikincisi çarpılma burkulması için kritik yük faktörünü temsil eder. İmza eğrisinde yerel minimum nokta olmadığından küresel yük faktörünün imza eğrisinden belirlenmesi zor bir iştir.. Yani, en uygun çözüm, Sonlu Şerit analizinden yerel ve distorsiyonlu burkulma yük faktörlerini ve klasik formülleri kullanarak global burkulma faktörünü kullanmaktır..

İmza eğrisindeki yük faktörlerini bulmak ve sınıflandırmak için bir algoritma kullanıyoruz. ancak, bu her durumda doğru sınıflandırmayı garanti etmez, ve bu mühendislik kararının yerini almaz, Kullanıcının değerleri gözden geçirmesini ve gerekirse göndermeden önce bunları değiştirmesini öneririz..

 

SkyCiv FSM Hesaplayıcı: Adım Adım Kılavuz

FSM modülünü kullanmak için, Bölüm oluşturucuya erişmeli ve analiz etmek istediğiniz bölümü seçmelisiniz. Bölümün analiz edilebilmesi için aşağıdaki gereksinimlere uyması gerekir:

  1. Bölüm soğuk şekillendirilmiş olmalıdır (bunu “Üretim Süreci”nde ayarlayabilirsiniz).
  2. Bölüm, bir veritabanındaki açık bir şekil veya şekillerin şablonu olmalıdır, Kanal, Dudaklı kanal, Zee, Zee dudaklı, veya şapka.
  3. Genişlik aynı olmalıdır.

Analizi gerçekleştirmek için “Tasarım”a tıklayın, “FSM (Soğuk Şekillendirilmiş)".

Geçerli bölümde saklanan DSM faktörleri varsa (veritabanı bölümümüzün çoğu), önceki değerleri geçersiz kılmanız istenecek:

Varsayılan yük koşulu için imza eğrisini göreceksiniz (Eksenel), ilgili gerilim dağılımına sahip bölüm ağı, ve sağda tüm yük koşulları için DSM faktörünü içeren bir tablo.

Farklı yükleme koşulları arasında gezinmek için, soldaki açılır menüyü kullanabilir veya sol ve sağ ok tuşlarını kullanabilirsiniz.

Otomatik olarak, yazılım eğri üzerindeki uygun noktaları hesaplayacaktır. ancak, bu her durumda doğru sınıflandırmayı garanti etmez, ve bu mühendislik kararının yerini almaz, bu nedenle kullanıcının değerleri gözden geçirmesini ve gerekirse göndermeden önce eğriye tıklayarak bir noktayı silmesini veya eklemesini sağlayarak bunları değiştirmesini öneririz.. Kullanıcılar ayrıca imleci eğrinin üzerine getirerek deforme olmuş şekli görselleştirebilirler.; sapmış (kırmızı) şekil orijinaliyle birlikte görüntülenecektir (mavi) şekil:

Tüm değerleri kontrol ettikten sonra, sonuçları tıklayarak gönderin Şimdi kalça ve ortak kirişlere sahibiz:

Bu şekle ilişkin değerler, eleman tasarımı soğuk şekillendirilmiş standartlarda saklanacak ve kullanılacaktır..

Victor Pinzón Yapı Mühendisi
Victor Pinzon
Yapı mühendisi
BEng (Sivil), MEng (Yapısal)
LinkedIn

Referanslar

  1. Soğuk Şekillendirilmiş Çelik Yapı Elemanlarının Tasarımına İlişkin Kuzey Amerika Şartnamesi, 2016 C'yi dikkate alacak, Amerikan Demir ve Çelik Enstitüsü.
  2. Doğrudan Mukavemet Yöntemi (DSM) Tasarım Kılavuzu, 2006, Soğuk Şekillendirilmiş Çelik Yapı Elemanlarının Tasarımına İlişkin Şartnameler Komitesi.
  3. CUFSM kullanılarak soğuk şekillendirilmiş çelik elemanların burkulma analizi: geleneksel ve kısıtlı sonlu şerit yöntemleri, siyah beyaz. Schafer ve S. Adany, 2006, 18Soğuk Şekillendirilmiş Çelik Yapılar Uluslararası Özel Konferansı.
Bu makale size yardımcı oldu mu?

Nasıl yardımcı olabiliriz?

Başa gitmek