Несовершенства для расчета стальных конструкций методом конечных элементов. Часть 1
https://doi.org/10.33979/2073-7416-2024-112-2-28-38
Аннотация
Хорошо известно, что несовершенства всегда присутствуют в элементах конструкций. Несовершенства могут существенно влиять на поведение и несущую способность стальных конструкций, особенно в случае задач, связанных с устойчивостью. Поэтому несовершенства должны учитываться в модели несущей способности и их правильное приложение (задание формы и значения) является ключевым моментом в процессе численного анализа. В последние десятилетия в отечественном научном пространстве уделяется мало внимания актуализации моделей несовершенств для применения в численных моделях, в том числе с учетом современных более точных технологий изготовления и монтажа стальных конструкций. Целью данного исследования является аналитический обзор и анализ научных исследований и технической литературы с последующим синтезом и выработкой рекомендаций по несовершенствам применительно к расчету стальных конструкций посредством технологии компьютерного моделирования, в том числе методом конечных элементов. Результаты исследования содержат указания по способам задания форм и значений несовершенств для разных групп несовершенств. Статья состоит из двух частей. Первая часть посвящена вопросам изучения геометрических несовершенств, остаточных напряжений и правилам комбинации несовершенств, вторая часть статьи – эквивалентным несовершенствам.
Об авторе
В. В. Надольский
УО «Брестский государственный технический университет»;
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Беларусь
Надольский Виталий Валерьевич - кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры «Технологии строительного производства», г. Брест;
доцент кафедры «Строительных конструкций», г. Минск
Список литературы
1. Graciano C., Ayestarán A. Steel plate girder webs under combined patch loading, bending and shear // Journal of Constructional Steel Research. 2013. Vol. 80. P. 202–212. DOI: 10.1016/j.jcsr.2012.09.018.
2. Kövesdi B., Alcaine J., Dunai L., Braun B. Interaction behaviour of steel I-girders Part I: Longitudinally unstiffened girders // Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 103. P. 327–343. DOI: 10.1016/j.jcsr.2014.06.018.
3. Kövesdi B., Alcaine J., Dunai L., Braun B. Interaction behaviour of steel I-girders; part II: Longitudinally stiffened girders // Journal of Constructional Steel Research. 2014. Vol. 103. P. 344–353. DOI: 10.1016/j.jcsr.2014.06.017.
4. Nadolski V., Marková J., Podymako V., Sykora M. Pilot numerical analysis of resistance of steel beams under combined shear and patch loading // Proceedings of conference Modelling in Mechanics 2022, Ostrava, 26-27 May 2022. Ostrava:, VSB - Technical University of Ostrava, Faculty of Civil Engineering, Fakulta stavební, 2021, p. 21-29.
5. Kovacevic S., Markovic N., Sumarac D., Salatic R. Influence of patch load length on plate girders. Part II: Numerical research // Journal of Constructional Steel Research. 2019. Vol. 158. P. 213–229. DOI: 10.1016/j.jcsr.2019.03.025.
6. Sinur F., Beg D. Moment–shear interaction of stiffened plate girders—Tests and numerical model verification // Journal of Constructional Steel Research. 2013. Vol. 85. P. 116–129. DOI: 10.1016/j.jcsr.2013.03.007.
7. Надольский В.В. Расчет и конструирование фланцевого соединения элементов прямоугольного сечения, подверженных центральному растяжению // Вестник Полоцкого государственного университета. 2018. № 16. С. 121–130.
8. Надольский В.В. Параметры численных моделей несущей способности для стальных элементов // Строительство и реконструкция. 2023. № 1(1). С. 43-56. DOI: 10.33979/2073-7416-2023-105-1-43-56.
9. Надольский В. В., Вихляев А.И. Оценка несущей способности балок с гофрированной стенкой методом конечных элементов при действии локальной нагрузки // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. Вып. 6. С. 693– 706. DOI: 10.22227/1997-0935.202.
10. Надольский В. В., Подымако В.И. Оценка несущей способности стальной балки методом конечных элементов при совместном действии локальных и сдвиговых усилий // Строительство и реконструкция. 2022. №2 (100). С.26-43.
11. Кужава З. Статистическая оценка случайных неправильностей реальных центрально сжатых стержней // Строительная механика и расчёт сооружений. 1982. №5. с.61-62.
12. Шапиро В.Д. Статистическое исследование начальных искривлений при заводском изготовлении стальных стропильных ферм // В кн.: Проблемы надёжности в строительном проектировании. Свердловск. 1972. С.268-273.
13. Корчак М.Д. О влиянии начальных искривлений пояса на устойчивость решетчатого стержня // Совершенствование и развитие норм проектирования стальных строительных конструкций: Сб. науч. тр. ЦНИИСКа им. Кучеренко. Москва. 1981. С. 119 - 127.
14. Броуде Б.М., Моисеев В.И. Устойчивость прямоугольных пластинок с упругим защемлением продольных сторон // Строительная механика и расчет сооружений. 1982. № 1. с. 39 - 42.
15. Белый Г.И., Стегачев П.Б. Пространственное деформирование несущая способность сжатых стержней стальных ферм, имеющих начальные геометрические несовершенства // Металлические конструкции и испытание сооружений. 1982. С. 66-75.
16. Горев В.В., Путилин В.М. О несущей способности и деформативности сжатых сквозных стержней // Строительная механика и расчет сооружений. 1976. № 3. С. 34 - 37.
17. Грудев И.Д., Симон Н.Ю. Расчёт зон пластичности при сжатии первоначально искривлённого стержня // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура. 1984. №7. С.27-30.
18. Schmidt H. Stability of steel shell structures: General report // Journal of Constructional Steel Research. 2000. Vol. 55(1-3). P. 159-181.
19. Somodi B., Kövesdi B. Residual stress measurements on welded square box-sections using steel grades of S235-S960 // Thin-Walled Structures. 2018. Vol. 123. P. 142-154. DOI: 10.1016/j.tws.2017.11.028.
20. ECCS TC8, Ultimate limit state calculation of sway frames with rigid joints. Publication No. 33, 1984.
21. Rasmussen K.J.R., Hancock G.J. Plate slenderness limits for high strength steel sections // Journal of Constructional Steel Research. 1992. Vol. 23. P. 73–96. DOI: 10.1016/0143-974X(92)90037-F.
22. Ban H., Shi G., Shi Y., Wang Y. Overall buckling behavior of 460MPa high strength steel columns: Experimental investigation and design method // Journal of Constructional Steel Research. 2012. Vol. 74. P. 140–150. DOI: 10.1016/j.jcsr.2012.0.
23. Ban H., Shi G., Shi Y., Bradford M.A. Experimental investigation of the overall buckling behaviour of 960 MPa high strength steel columns // Journal of Constructional Steel Research. 2013. Vol. 88. P. 256–266. DOI: 10.1016/j.jcsr.2013.05.015.
24. Pavlovčič L., Froschmeier B., Kuhlmann U., Beg D. Finite element simulation of slender thin-walled box columns by implementing real initial conditions // Advances in Engineering Software. 2012. Vol. 44(1). P. 63–74. DOI: 10.1016/j.adv.
25. Cruise R.B., Gardner L. Residual stress analysis of structural stainless steel sections // Journal of Constructional Steel Research. 2008. Vol. 64(3). P. 352–366. DOI: 10.1016/j.jcsr.2007.08.001.
26. Degée H., Detzel A., Kuhlmann U. Interaction of global and local buckling in welded RHS compression members // Journal of Constructional Steel Research. 2008. Vol. 64(7-8). P. 755-766. DOI: 10.1016/j.jcsr.2008.01.032.
27. Arrayago I., Rasmussen K.J.R. Influence of the imperfection direction on the ultimate response of steel frames in advanced analysis // Journal of Constructional Steel Research. 2022. Vol. 190. Paper 107137. Doi: 10.1016/j.jcsr.2022.107.
28. Timmers R. Influence of the imperfection shapes on the collapse mechanisms of stiffened plates with class 4 trapezoidal stiffeners // Proceedings of the 8th International Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures, Lodz University of Technology, Poland, July 12‐14, 2021. DOI:10.2139/ssrn.3867313.
29. Timmers R., Lener G. Collapse mechanisms and load–deflection curves of unstiffened and stiffened plated structures from bridge design // Thin Walled Structures. 2016. Vol. 106. P. 448–458. DOI: 10.1016/j.tws.2016.05.020.
30. Radwan M., Kövesdi B. Equivalent geometrical imperfections for local and global interaction buckling of welded square box section columns // Structures. 2023. Vol. 48. P. 1403-1419. DOI: 10.1016/j.istruc.2023.01.045.
Рецензия
Для цитирования:
Надольский В.В. Несовершенства для расчета стальных конструкций методом конечных элементов. Часть 1. Строительство и реконструкция. 2024;(2):28-38. https://doi.org/10.33979/2073-7416-2024-112-2-28-38
For citation:
Nadolski V.V. Imperfections for the calculation of steel structures by the finite element method. Part 1. Building and Reconstruction. 2024;(2):28-38. (In Russ.) https://doi.org/10.33979/2073-7416-2024-112-2-28-38
Просмотров:
4472
Послать статью по эл. почте 