Mechanizmy zniszczenia zginanych dźwigarów cienkościennych o ścianach izo- i ortotropowych

• Autorzy: Kotełko M.

Warianty tytułu

EN

Plastic mechanisms of failure in thin-walled girders of iso- and orthotropic walls

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem rozprawy jest nośność graniczna i nośność w fazie zniszczenia cienkościennych dźwigarów skrzynkowych poddanych czystemu zginaniu. Zagadnienie nośności w fazie zniszczenia rozpatrzono na gruncie teorii sztywno-plastycznej, której założenia zaadoptowano i zmodyfikowano dla potrzeb rozwiązania uwzględniającego wzmocnienie plastyczne i ortotropię materiału. Rozważono dwa przypadki charakterystyk materiałowych dźwigara: materiału izotropowego o charakterystyce sztywno-plastycznej ze wzmocnieniem liniowym po uplastycznieniu oraz materiału ortotropowego o podobnej charakterystyce. Opracowano (na podstawie badań doświadczalnych) teoretyczne modele plastycznych mechanizmów zniszczenia w dźwigarach o różnym zarysie przekroju poprzecznego. Analizą nośności dźwigara w fazie zniszczenia przeprowadzono przy zastosowaniu metody energetycznej, formułując wyrażenia opisujące całkowitą, dysypowaną energię odkształcenia plastycznego dla poszczególnych, rozważanych charakterystyk materiałowych dźwigarów oraz różnych modeli rozkładu naprężeń w przekrojach uplastycznionych. Zagadnienie rozwiązano w sposób analityczno-numeryczny, stosując metodą przyrostową. Dokonano przybliżonego oszacowania od góry nośności granicznej dźwigarów poprzez łączne zastosowanie analizy nieliniowej stanu zakrytycznego sprężystego i analizy plastycznego mechanizmu zniszczenia. Przeprowadzono szczegółowe obliczenia numeryczne nośności dźwigarów o różnym zarysie przekroju poprzecznego i różnych parametrach materiałowych. Wyniki obliczeń przedstawiono na wykresach w postaci krzywych zniszczenia dźwigarów, a także krzywych opisujących zachowanie się konstrukcji w pełnym zakresie obciążeń, od zera do wartości granicznej oraz w fazie zniszczenia. Wyniki analizy numerycznej dotyczącej dźwigarów zbudowanych z materiału izotropowego porównano z wynikami badań doświadczalnych. Przeprowadzono analizą porównawczą oszacowania dolnego i górnego nośności granicznej dźwigarów. Przedstawiono również wykresy ilustrujące wpływ własności ortotropowych materiału dźwigara na jego pracą w pełnym zakresie obciążeń. Sformułowano wnioski dotyczące wpływu wzmocnienia plastycznego oraz własności ortotropowych materiału dźwigara na jego nośność graniczną i nośność w fazie zniszczenia.

EN

The thesis deals with the load-carrying capacity and the post-failure behaviour of thin-walled, box-section girders subjected to pure bending. The problem of post-failure behaviour is solved on the basis of the rigid-plastic theory adopted and modified for the purposes of the solution taking into consideration strain-hardening and orthotropic properties of the girder material. Two material characteristics are considered: an isotropic rigid-plastic material with strain-hardening as well as an orthotropic material of the similar behaviour. On the basis of experimental investigations theoretical models of plastic mechanisms of failure are produced for different girder cross-sections. Analysis of post-failure behaviour is conducted using the energy method so that the total energy of plastic deformation is formulated for all considered material characteristics and also for different models of stress distribution at yield-lines The problem is solved in an analytical-numerical way, using an incremental method. The upper-bound estimation of the load-carrying capacity is performed by combining results of non-linear, elastic post-buckling analysis with the results of plastic mechanism analysis. Detailed numerical calculations of load-carrying capacity for girders of different cross-sections and different material parameters are conducted. Results are presented in diagrams showing post-failure curves as well as curves representing structural behaviour in the whole range of loading up to and beyond the ultimate load. Results concerning girders made from an isotropic material are compared with experimental results. A comparison of lower and upper bound estimation of the load-carrying capacity is discussed. Also diagrams showing influence of material orthotropic properties upon the girder's structural behaviour are presented. Some conclusions dealing with an influence of strain-hardening phenomenon and also orthotropic properties displayed by the material upon the load-carrying capacity and post-failure behaviour of examined girders are derived.

Słowa kluczowe

PL

dźwigar; dźwigar skrzynkowy; nośność graniczna; dźwigar cienkościenny

EN

girder; box girder; limit load capacity; thin walled girder

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Rozprawy Naukowe / Politechnika Łódzka
• Rocznik: 2000
• Tom: Z. 273
• Strony: 3--117
• Opis fizyczny: Bibliogr. 93 poz.

Twórcy

autor

Kotełko M.

• Katedra Wytrzymałości Materiałów i Konstrukcji, Wydział Mechaniczny, Politechnika Łódzka,