Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata"

Virág Biróné
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata Témavezetı: Dr. Dunai László Készítette: Kövesdi Balázs

2 Bevezetés Korábbi eredmények rövid áttekintése Kísérletek bemutatása és értékelése Új kutatási irányok megfogalmazása Hajlítás és beroppanás interakciójának vizsgálata Végeselem alapú méretezési eljárás kidolgozása Eddigi munka összegzése További kutatási irányok

3 Korábbi eredmények áttekintése Beroppanásvizsgálat Szakirodalmi háttér alapján Fáradásvizsgálat Szakirodalmi háttér alapján Numerikus modell kidolgozása Kísérleti program kidolgozása Paramétervizsgálat (teherbírást befolyásoló paraméterek meghatározása) 1. Kísérletek értékelése 2. Szerkezeti részlet fáradási osztályba sorolása Analitikus méretezési eljárás kidolgozása R = R w + R f = ρ ss t f kα M w yw plf δ t w f yw

4 Kísérletek bemutatása Kísérleti program: 12 próbatest Vizsgálati célok: 1. terhelt mezı hatása (párhuzamos, ferde, kettı találkozása) 2. erıbevezetési hossz hatása (9, 2, 38 mm) 3. fesztáv hatása (114, 15, 1875 mm) 4. övvastagság hatása (2, 3 mm) 5. excentricitás hatása

5 Kísérletek felhasználása, új kutatási irányok 1. Méretezési eljárás módosítása és igazolása 2. Beroppanás és hajlítás interakciója 16 Kísérletek és méretezési eljárás összehasonlítása 1,4 Interakció vizsgálata (gerinc nélkül számolva) 14 1, Rexp [kn] kísérletek n1=m Ed /M R d.,8,6,4 négyzetes összegzés EC3 síkgerinc kísérlet 2 R design [kn] ,2 n2=f Ed/F Rd,2,4,6,8 1 1,2 1,4 3. Végeselem alapú méretezési eljárás kidolgozása Helyettesítı geometriai imperfekció felvételének kidolgozása

6 Beroppanás és hajlítás interakciója EC3 ajánlása síkgerincő tartókra: η +,8 η 1, Kísérletek azt mutatták, hogy trapézlemez gerincő tartókra nem, vagy csak korlátozottan használható. Cél: Új interakciós képlet kidolgozása trapézgerincő tartókra. Kutatási stratégia: 1. Kísérletek felhasználásával és 2. nagyszámú numerikus paramétervizsgálattal az interakció vizsgálata Új görbe meghatározása

7 Beroppanás és hajlítás interakciója Numerikus eredmények kiértékelése 1,4 Interakció vizsgálata (összes eredmény) n1 - hajlítási kihasználtság. 1,2 1,8.,6,4,2 EC3 ajánlás sikgerincő tartókra num erikus eredm ények kís érletek ajánlás 1,2,4,6,8 1 1,2 1,4 n 2 - beroppanási kihasználtság η + η 1. ajánlás új interakciós képletre:.3 1, 2 1

8 Beroppanás és hajlítás interakciója Az 1. ajánlás bizonyos esetekben gazdaságtalan tervezéshez vezethet. Hajlítónyomatékot öv veszi fel Keresztirányú erıt öv és gerinc együtt 1. Öv ellenállása dominál 2. Gerinc ellenállása dominál Hajlítás és beroppanás interakciója jelentıs teherbíráscsökkenést eredményez. Hajlítás és beroppanás interakciója nem okoz jelentıs teherbíráscsökkenést. 1. ajánlás alkalmazható 2. ajánlást dolgoztunk ki

9 Beroppanás és hajlítás interakciója Kiindulás: Beroppanási ellenállásban az övek 4 képlékeny csukló kialakulásával vesznek részt. ss Feltételezés: Két képlékeny csukló ellenállását elviszi a hajlítónyomaték. Ezek kiesnek a beroppanási ellenállás szempontjából. 2. ajánlás: Pu Pf / 2 η + 1 η1 Pu 2 1,

10 Beroppanás és hajlítás interakciója Két ajánlás bemutatása 1. Öv ellenállása dominál Pl: erıbevezetési hossz kicsi övvastagság relatív nagy 2. Gerinc ellenállása dominál Pl: erıbevezetési hossz nagy övvastagság relatív kicsi 1,4 Interakció vizsgálata (ss=9mm) 1,4 Interakció vizsgálata (ss=6mm) n1 - hajlítási kihasználtság. 1,2 1,8.,6,4,2 ajánlás 1 EC3 ajánlása numerikus eredmények ajánlás 2 n1 - hajlítási kihasználtság. 1,2 1,8.,6,4,2 ajánlás 1 EC3 ajánlása numerikus eredmények ajánlás 2,2,4,6,8 1 1,2 1,4 n 2 - beroppanási kihasználtság,2,4,6,8 1 1,2 1,4 n 2 - beroppanási kihasználtság 1. ajánlás alkalmazható 2. ajánlás alkalmazható A két ajánlás közül mindig a kedvezıbb alkalmazható.

11 Végeselem alapú méretezési eljárás Kutatási stratégia: 1. Végeselemes modell kidolgozása a kísérleti próbatestekhez 2. Kísérleti teherbírás numerikus eredmények 3. Kísérleti tönkremeneteli alak végeselemes modell 4. Kísérleti erı-elmozdulás diagramm numerikus modell 5. Numerikus modell verifikálása 6. Geometriai helyettesítı imperfekció felvételére ajánlás kidolgozása Cél: Felületszerkezeti modell segítségével a tervezési ellenállás értékének meghatározása. Helyettesítı geomeriai imperfekció: - geometriai pontatlanságokat figyelembe vesz - anyagi inhomogenitást - sajátfeszültségeket

Végeselem alapú méretezési eljárás 1. Végeselemes modell: 2. Kísérleti teherbírás és a numerikus számítás összehasonlítása: R Ansys [kn] Rexp [kn] R exp / R Ansys 1. próbatest 731,59 754,2 1,3 2.

12 Végeselem alapú méretezési eljárás 1. Végeselemes modell: 2. Kísérleti teherbírás és a numerikus számítás összehasonlítása: R Ansys [kn] Rexp [kn] R exp / R Ansys 1. próbatest 731,59 754,2 1,3 2. probatest 979,1 956,48,98 3. próbatest 734,26 764,75 1,4 4. próbatest 983,11 949,2,97 5. probatest 1248, ,1,95 6. próbatest 1243, ,33,9 7. próbatest 983,11 177,72 1,1 8. próbatest 1383,9 1263,94,91 9. próbatest 1211,56 122,48 1,1 1. próbatest 113,45 19,, próbatest 139,32 128,99, próbatest 731,59 772,39 1,6

13 Végeselem alapú méretezési eljárás 3. Kísérleti tönkremeneteli alak végeselemes modell

14 Végeselem alapú méretezési eljárás 3. Kísérleti tönkremeneteli alak végeselemes modell

15 Végeselem alapú méretezési eljárás 4. Kísérleti erı-elmozdulás diagramm numerikus modell 5. próbatest 9 8 F [kn] lehajlás 2 kitérés 1 ANSYS_lehajlás ANSYS_kitérés e [mm] 1

16 Végeselem alapú méretezési eljárás Észrevétel a kísérletbıl: A leszálló ágban az egyes próbatestek között jelentıs különbségek vannak. 14 Erı- elmozdulás diagramm (ss=9;2;38) 12 Erı- elmozdulás diagrammok ger2 ger3 ger4 ger5 F [kn] 8 6 ger4 ger5 F [kn] 6 4 ger e [m m ] e [m m ] OK: Imperfekció

17 Geometriai helyettesítı imperfekció Geometriai helyettesítı imperfekcióra nincs szabványos ajánlás trapézlemez gerincő tartókra. EC3-1-5 ajánlásai Cél: Kísérletek alapján a geometriai helyettesítı imperfekcióra ajánlás kidolgozása alak amplitúdó

18 Geometriai helyettesítı imperfekció Alak meghatározása: 1. Sajátalak 2. Tönkremeneteli alak 3. EC3 szerinti sin(x) x 1. Sajátalak jól leírható: L m f ( x) = e sin( k π x) 1,5 1, e [mm] Sin(x) 1,2 1 e [mm] 1 exp(-x) 1 L,5 hw [mm], ,5 sinx -1, -1,5 x,8 e(-x)*sin(x),6,4,2 hw [mm] exp(-x)*sin(x),8,6 e(-x)*sin(x),4,2 hw [mm], ,2 -,4 e [mm] k: nullpontok távolságát m: lecsengés mértékét szabályozza -,6 -,8-1,

19 Geometriai helyettesítı imperfekció Sajátalakok alakulása az a i függvényében,2,15,1,5 Sajátalakok (a1 változik) a1=a2 ss=5 a1=2 a1=25 a1=3 a1=35 a1=4 a1=5 hw [mm] -, ,1 a i : lecsengést és a hullámhosszat is befolyásolja

20 Geometriai helyettesítı imperfekció Megvizsgáltam, hogy m és k milyen paraméterektıl függenek: paraméter m k h w igen nem k = f(ss/a i ) m = f(h w /a i, ss) t w nem nem b f nem nem t f nem nem L nem nem a i igen igen a nem nem ss igen igen

21 Geometriai helyettesítı imperfekció k meghatározása: k = h a w i f ( ss a i ) 1,4 Sajátalak hullámhosszak 1,3 hullámhossz / a 1 [ ] 1,2 1,1 1,9,8,7 a1/tw=83 a1/tw=67 a1/tw=5 a1/tw=33 a1/tw=42 a1/tw=1,5 1 1,5 2 ss / a 1 [ ]

22 Geometriai helyettesítı imperfekció m meghatározása: 2 eset van, ha ss>a i Ha ss>a i 6 ss<a i Sajátalakok lecsengése, ha ss>a1 5 4 max / min [ ] h w /a i [ ] max/min leolvasható errıl a diagrammról

23 Geometriai helyettesítı imperfekció Max/min és k ismeretében az m megadható 3, k- m m [ ] 2,5 2, k=5 k=4 k=3 k=2 1,5 1,,5 max / min [ ], 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Ha ss<a i lecsengés felgyorsul max/min-t módosítani kell

24 Geometriai helyettesítı imperfekció Amplitúdó meghatározása: Kísérletekbıl indultam ki 1. sajátalak kísérlet tönkremeneteli alak sin(x) Imperfekció érzékenység - gerenda Sajátalak 2. Tönkremeneteli alak 3. EC3 szerinti sin(x) Imperfekció érzékenységet vizsgáltam mindhárom imperfekciós alak alkalmazásával Ferde lemezmezı terhelt F [kn] e [mm] ,5-1 -,5,5 1 1,5 2

25 Geometriai helyettesítı imperfekció Imperfekció érzékenység - gerenda 7 13 Párhuzamos lemezmezı terhelt F [kn] sajátalak kísérlet tönkremeneteli alak 15 sin(x)_+- 1 e [mm] Kísérlettel összehasonlítva a szükséges imperfekció nagysága meghatározható.

26 Geometriai helyettesítı imperfekció Kísérletbıl az imperfekció nagysága L/ 6 5 tönkremeneteli alak 1. sajátalak sin(x)_+- ai/ [ ] próbatest Alkalmazandó imperfekció nagysága: sin(x) imperfekció: a i /2 sajátalak imperfekció: a i /2 tönkremeneteli alak: a i /3

27 1. Beroppanásvizsgálat Összefoglalás 1.1. Kísérleti program kidolgozása, kísérletek végrehajtása 1.2. Numerikus modell kidolgozása 1.3. Numerikus paramétervizsgálat végrehajtása 1.4. Analitikus méretezési módszer kidolgozása 1.5. Beroppanás és hajlítás interakciójának figyelembe vétele 1.6. Végeselem alapú méretezési eljárás kidolgozása 1.2., 1.3., 1.4. pontok publikálva: 3 konferencia cikkben folyóiratcikk elkészült 1.1., 1.6. publikálása: konferenciacikk készülıben (leadás: április 2.)

28 Összefoglalás 2. Fáradásvizsgálat 2.1. Kísérleti program kidolgozása, kísérletek végrehajtása 2.2. Kísérletek kiértékelése 2.3. Szerkezeti részlet fáradási osztályba sorolása 2.1., 2.2., 2.3. publikálva: MAGÉSZ 29, IV. évfolyam 1. szám pp

29 További kutatási irányok Beroppanás témakörében: 1. Erıbevezetés excentricitásának vizsgálata 2. Használhatósági határállapotban a teherbírás megadása (részben kész) Fáradás témakörében: 1. Geometriai feszültség alapú fáradási osztályba sorolás 2. Anyagvizsgálatok elvégzése és értékelése 3. Varrathatás élettartamot befolyásoló hatásának vizsgálata 4. Harmonika hatás vizsgálata

30 Köszönöm megtisztelı figyelmüket!

Hasonló dokumentumok

Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata

Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata Patch loading resistance of girders with corrugated webs KÖVESDI Balázs PhD disszertáció Témavezetık: DUNAI László Ulrike KUHLMANN Bevezetés 1. Szerkezeti