Analiza numeryczna rozkładu naprężeń skręconego i obciążonego arkusza blachy fałdowej

• Autorzy: Raczak A. , Markiewicz B. , Batko M.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2015.204

Warianty tytułu

EN

Numerical analysis of stress distribution for twisted and loaded corrugated metal sheets

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Blachy fałdowe charakteryzują się wysoką ortotropią geometryczną, co daje możliwość kształtowania różnorakich postaci powłokowych. Wykorzystanie dowolnej deformacji arkuszy blach w celu uzyskania urozmaiconych kształtów przekryć wymaga stosowania odpowiedniej procedury projektowej. Celem niniejszej pracy było określenie rozkładu naprężeń w skręcanym i obciążonym arkuszu blachy za pomocą metody elementów skończonych w programie ADINA 9.0. Analizę przeprowadzono na modelu powłokowym shell, przyjęto siatkę elementów skończonych ośmiowęzłowych. Wybrano blachę typu T85x0,72 o długości 5,0m i obciążono 1kN/m2 na całej powierzchni. Blachę oparto na kierownicach zależnie od przypadku: prosta – prosta, prosta – łuk o promieniu 2m lub prosta – łuk o promieniu 4m. W każdym z trzech przypadków modelowano obrót w postaci zadania przemieszczeń na końcach kierownic, w celu uzyskania kątów o wartości: 0°, 5°, 10°, 15°, 20°. Następnie odczytano wyniki w postaci naprężeń zredukowanych, których średnia mieściła się w granicach od 0,2-5MPa w zależności od przypadku. Z przeprowadzonej analizy wywnioskowano, że wraz ze wzrostem kąta skręcania rosną naprężenia efektywne, zarówno średnie, jak i ekstremalne. Im większy kąt skręcania tym większa różnica między naprężeniem średnim a maksymalnym. Naprężenia były skoncentrowane w miejscach występowania łączników. Ponadto zmieniają się one w zależności od przypadku kombinacji podpór i od kąta skręcania. Znając kąt skręcania poszczególnych fałd w powłoce, niezależnie od rodzaju podparcia można określić przyrost szerokości arkusza oraz naprężeń efektywnych. Istnieje zatem ścisły związek pomiędzy zmianą szerokości fałdy, a zmianą naprężeń.

EN

Corrugated sheets are highly geometrically orthotropic structures, what gives the opportunity to create the various forms of shells. The use of any deformation of the metal sheet in order to achieve varied shaped cladding or roofing requires an appropriate design procedure. The aim of this study was to determine stress distribution in the twisted and loaded sheet using the finite element method software - ADINA 9.0. The analysis was conducted with the eight-node shell model of T85x0,72 sheet with a length of 5.0 m. The sheet was loaded 1kN / m2 on the whole surface and placed on two profiles, which depending on the case were: both straight, straight and arc shaped with a radius of 2m or 4m. In each of these three cases, there were considered rotations of the supporting profiles with respect to each other of the following angle: 0 °, 5 °, 10 °, 15 °, 20 °. As a result effective stresses were obtained, of which mean ranged from 0.2 to 5MPa, depending on the case. The analysis concluded that the effective stress rising with the increase of the angle of twist, both the mean and the extreme values. What is more, the greater the rotation angle, the greater the difference between the mean and maximum stress. The stresses were concentrated in locations of connectors. The analysis showed that the stress vary depending on types of the support and angles of twist. Knowing the steering angle of each fold in the shell, regardless of type of support, the width of the sheet and the increase in effective stress can be specified. There is therefore a close relationship between the change in the width of the folds and the change in stress.

Słowa kluczowe

PL

blacha stalowa; powłoka; kształtowanie; deformacja sprężysta; analiza MES; kąt skręcania jednostkowy

EN

steel sheet; shell; shaping; elastic deformation; FEM analysis; unit twist angle

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 62, nr 4
• Strony: 395--404
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Raczak A.

• Politechnika Rzeszowska

autor

Markiewicz B.

• Politechnika Rzeszowska

autor

Batko M.

• Politechnika Rzeszowska

Bibliografia

• [1] Kiełbasa Z.: Modelowanie komputerowe skręcanego arkusza blachy fałdowej, Sympozjum Projektowanie koncepcyjne- kształtowanie konstrukcji, konstrukcje z blach fałdowych, konstrukcje cienkościenne: Sympozjum z cyklu „Nowe Osiągnięcia Nauki i Techniki w Budownictwie, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2001.
• [2] Kiełbasa Z.: Wytężenia w ściankach skręcanego arkusza blachy fałdowej, Budownictwo i Inżynieria Środowiska, z. 32, 2000, s. 224-232.
• [3] Reichhart A.: Kształtowanie geometryczne i konstrukcyjne powłok z blach fałdowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej, Rzeszów 2002.
• [4] Reichhart A.: Zasady kształtowania i analizy przekryć powłokowych z blach fałdowych, Inżynieria i Budownictwo, nr 9, 2012, s. 462-466.
• [5] Wasilewski A.: Wpływ krzywizny powłoki z blach fałdowych na jej sztywność i nośność, Praca dyplomowa magisterska, Rzeszów 2013.
• [6] Teliga A., Uliasz P.: Badania zmian postaciowych i odkształceń skręcanego i zginanego arkusza blachy fałdowej, Praca dyplomowa magisterska, Rzeszów 2011.
• [7] Bathe K.J.: Theory and Modeling Guide Volume I: ADINA Solids & Structures, ADINA R&D, Inc., Watertown 2012