Ograniczanie wyników
Czasopisma help
Autorzy help
Lata help
Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników

Znaleziono wyników: 26

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  belka cienkościenna
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
EN
The main aim of the study is an assessment of models suitability for steel beams made of thin-walled cold-formed sigma profiles with respect to different numerical descriptions used in buckling analysis. The analyses are carried out for the sigma profile beam with the height of 140 mm and the span of 2.20 m. The Finite Element (FE) numerical models are developed in the Abaqus program. The boundary conditions are introduced in the form of the so-called fork support with the use of displacement limitations. The beams are discretized using S4R shell finite elements with S4R linear and S8R quadratic shape functions. Local and global instability behaviour is investigated using linear buckling analysis and the models are verified by the comparison with theoretical critical bending moment obtained from the analytical formulae based on the Vlasow beam theory of the thin-walled elements. In addition, the engineering analysis of buckling is carried out for a simple shell (plate) model of the separated cross-section flange wall using the Boundary Element Method (BEM). Special attention was paid to critical bending moment calculated on the basis of the Vlasov beam theory, which does not take into account the loss of local stability or contour deformation. Numerical shell FE models are investigated, which enable a multimodal buckling analysis taking into account interactive buckling. The eigenvalues and shape of first three buckling modes for selected numerical models are calculated but the values of critical bending moments are identified basing on the eigenvalue obtained for the first buckling mode.
PL
Głównym celem pracy jest ocena przydatności modeli numerycznych belek stalowych wykonanych z cienkościennego profilu sigma formowanego na zimno z uwzględnieniem różnych opisów numerycznych pod kątem analizy wyboczenia. Analizy prowadzone są dla belki o profilu sigma o wysokości 140 mm i rozpiętości 2,20 m. Modele numeryczne Metody Elementów Skończonych (MES) są opracowywane w programie Abaqus. Warunki brzegowe modelowane są w postaci tzw. podpory widełkowej z wykorzystaniem ograniczeń przemieszczeń. Belki modelowane są przy użyciu powłokowego elementu skończonego S4R z liniową lub kwadratową funkcją kształtu. Utrata stateczności lokalnej i globalnej jest badana za pomocą liniowej analizy wyboczeniowej i jest weryfikowana przez porównanie z teoretycznym krytycznym momentem zginającym uzyskanym z analitycznych wzorów opartych na tzw. teorii belek Własowa, dedykowanej dla elementów cienkościennych. Dodatkowo dla prostego modelu powłokowego (płytowego), dla wydzielonej części przekroju w postaci ścianki (pas lub środnik) przeprowadzana jest analiza wyboczeniowa z wykorzystaniem Metody Elementów Brzegowych (MEB). Prowadzona jest również dyskusja dotycząca uproszczeń geometrycznych w przekroju sigma zgodnie z założeniami teoretycznymi. Szczególną uwagę zwrócono na krytyczny moment zginający obliczony na podstawie belkowej teorii Własowa, która nie uwzględnia utraty stateczności lokalnej ani deformacji konturu. Z drugiej strony badane są numeryczne modele powłokowe MES i MEB, które umożliwiają multimodalną analizę wyboczeniową z uwzględnieniem wyboczenia interaktywnego. W artykule wartość własna i kształt postaci wyboczeniowych dla wybranych modeli numerycznych są obliczane dla trzech pierwszych postaci wyboczeniowych, natomiast wartości krytyczne momentów zginających są identyfikowane na podstawie wartości własnej otrzymanej dla pierwszej postaci wyboczeniowej.
EN
In the paper there the laboratory tests of interaction between thin-walled beams of the Z crosssection and the sandwich panels with PIR foam core are presented. The different numbers of connectors (0, 4, and 8) were used to connect the sandwich panels with the thin-walled beams. Furthermore, the parallel and perpendicular to the longitudinal axis of the thin-walled beam load arrangement was analysed. The research provides a qualitative and quantitative comparison of the mentioned experiments using the ultimate capacity, the deformation capacity, and the stiffness. In the second part of the paper, the numerical analysis of the thin-walled beam was also performed. The beam was modelled as a shell element and loaded in two ways, which corresponded to the loading scenario during laboratory tests (uniformly distributed and concentrated loads). The results of the numerical calculations of the beam without lateral stabilization were compared with the laboratory results of the beam stabilized by the sandwich panels.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badan eksperymentalnych układów konstrukcyjnych składających się z płyt warstwowych i belek cienkościennych o przekroju Z ułożonych niesymetrycznie względem siebie. W oparciu o europejskie rekomendacje oraz wcześniejsze badania autorów zakłada się, że w analizowanym układzie belki są stabilizowane bocznie przez płyty warstwowe. Wykonano 11 badań laboratoryjnych, które różniły się między sobą liczbą łączników oraz sposobem przyłożenia obciążenia. W celu połączenia płyt warstwowych z belką cienkościenną użyto 0, 4 lub 8 łączników. Obciążenie przypadające na układ było przyłożone równolegle do belek cienkościennych powodując obciążenie równomiernie rozłożone a prostopadle do belek cienkościennych powodując obciążenie punktowe. Przeprowadzone badania wykazały znaczącą wrażliwość układu na sposób przyłożenia obciążenia względem analizowanych układów konstrukcyjnych. Wykazano, że obciążenie realizowane jako równoległe do długości belki podpierającej płytę pozwala analizowanemu układowi na przeniesienie ponad dwukrotnie większego obciążenia niż w przypadku obciążenia realizowanego w sposób prostopadły do długości belki. Dodatkowo omówiono w pracy mechanizmy zniszczenia układu w zależności od sposobu jego obciążenia. Zbadano również wpływ liczby łączników na całkowitą nośność analizowanego układu. Wykazano znaczący wzrost nośności układu przy zwiększającej się liczbie łączników. Zwiększenie liczby łączników łączących belki cienkościenne z płytami warstwowymi wiązało się również z powstaniem złożonym mechanizmami zniszczenia układu. Uzupełnieniem przeprowadzonych badań eksperymentalnych było wykonanie symulacji numerycznych belek cienkościennych niestężonych poszyciem. Belki zamodelowane zostały jako elementy powłokowe obciążone na dwa sposoby: obciążeniem równomiernie rozłożonym na pasie górnym belki oraz siłą skupioną w środku rozpiętości belki. Otrzymane wyniki oraz mechanizmy zniszczenia porównano z wynikami laboratoryjnymi belki stężonej płytą warstwową. Wykazano, że belka niestężona płytą warstwową wykazuje prawie dwukrotnie niższą nośność niż belka stężona.
PL
Przedstawiono analizę wpływu sztywności podparcia na stateczność zginanych belek cienkościennych. Rozważono podpory bez usztywnienia oraz podpory usztywnione za pomocą żeberek. Wykonano analizy numeryczne i badania laboratoryjne.
EN
The paper investigates how the flexural stiffness of the support cleats influences on the thin-walled beams stability. The article considers two different types of support cleats: cleats without ribs and cleats stiffened by ribs. The numerical analyses of different types of the support cleats were performed. The numerical model was validated with laboratory experiment.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań laboratoryjnych i analiz numerycznych belek cienkościennych typu sigma wzmocnionych taśmą CFRP. Badaniom laboratoryjnym poddano sześć belek typu sigma [3] o wysokości 140 mm, grubości ścianki 2,5 mm i długości 3 m obciążonych w sposób równomiernie rozłożony. Cztery belki wzmocniono taśmami z włókien węglowych Sika CarboDur S. Modele numeryczne badanych belek opracowano w programie Abaqus z zastosowaniem modelu powłokowego MES, który poddano walidacji i weryfikacji na podstawie wyników badań laboratoryjnych. Szczególną uwagę zwrócono na możliwość zwiększenia nośności belek przez odpowiednie umiejscowienie wzmocnienia taśmą CFRP.
EN
In the paper the results of laboratory tests and numerical analyzes of thin-walled CFRP-reinforced beams are presented. Full scale laboratory tests included six sigma [3] beams 140 mm high and 2.5 mm wall thickness, 3 meters long. The laboratory specimens were assumed as simply supported, single-span beams subjected to a uniformly distributed load. Four of tested beams were reinforced with carbon fiber tapes. Numerical models of the considered beams were developed in the program Abaqus and subjected to validation and verification based on laboratory results. Special attention was paid to the evaluation of the possibility of increase the load capacity of the beams by appropriate position of CFRP tape.
EN
Deriving the formulas for strain components, we are assuming, that cross-section of a rod being rotated in space during deformation does not need to be perpendicular to deformed centroid line. This not a quite intuitive assumption allows for more compact and easier formulas for strain tensor or equilibrium equations. Derived transformations between actual and initial coordinate system, components of strain tensor and virtual works principle for investigated spatially curved beams of bisymmetric cross-section are shown in this paper. Conformity with other models from referenced literature is also shown.
PL
W pracy przedstawiono geometrycznie nieliniową teorię wstępnie skręconych i zakrzywionych pryzmatycznych prętów cienkościennych o bisymetrycznym przekroju poprzecznym. Jest ona modyfikacją teorii przedstawionej w Abaqus Theory Manual [5]. Polega na zastąpieniu teorii [5] uwzględniającej, że w trakcie deformacji mogą wystąpić skończone obroty przekroju poprzecznego, inżynierską teorią ograniczoną do małych obrotów (ok. 0,3 rad). W konstrukcjach budowlanych, stan graniczny użytkowania wyklucza w praktyce pozostałe przypadki. To uproszczenie sprawia, że możemy sformułować inżynierską teorię, otrzymując wyniki zbliżone do otrzymanych w programie Abaqus [5]. Przedstawiono zmodyfikowane wzory na składowe odkształcenia Greena-Lagrange’a wstępnie skręconego i zakrzywionego w przestrzeni pręta cienkościennego przyjmując założenie, że 1) przekroje poprzeczne podlegające obrotom w przestrzeni w trakcie deformacji, nie muszą pozostawać prostopadłe do krzywej wyznaczonej przez środki ciężkości, 2) deformacja paczenia jest opisana przez niezależną od kąta skręcenia funkcję paczenia [5]. Do opisu obrotów przekroju poprzecznego wykorzystano aproksymację rzędu drugiego (2.15, 4.2). Prezentowane sformułowanie pozwala na wyprowadzenie praktycznie każdej z inżynierskich teorii prętów o przekroju cienkościennym przedstawionych w cytowanej literaturze problemu.
EN
The problem considered in this paper is of the cracked thin-walled beams. They are subjected to combined loading by the bending moment and the axial force. The profiles with the I (H), T and U cross-sections were analyzed. The analytical method is based on application of classical expressions for Mode I SIF of such beams with taking into account the cross sections' warping. The classical expressions for SIF for the thin plate are adapted by including the reduced forces and moments characteristic for the thin-walled beams. The numerical simulation for calculating the stress intensity factor of the cracked thin-walled beams consisted of application of the Finite Element Method (FEM) by use of the J-EDI method. It is found that the Mode I SIF of cracked thin-walled beams increases with crack length increase. The conducted comparison of results obtained by application of the two methods confirms the validity of the proposed analytical expressions only for the small crack lengths.
7
Content available remote Dynamic Response of Viscoplastic Thin-Walled Griders in Torsion
EN
This work deals with an analysis of isotropic or orthotropic girders subjected to transient dynamic loads. The duration of dynamic loading was assumed to be equal to a period of the natural fundamental flexural vibrations of a structure under analysis. Numerical calculations were performed with the finite element method using ANSYS ® 11.0 software. The results of computations were presented as maximum angle of the rotation of the girder in a function of the dynamic load factor, DLF (the ratio of pulse loading amplitude to static critical load). In study it has been taken into account apart from the elastic–plastic range of material with isotropic hardening as well as the strain rate effect described by Perzyna model.
8
Content available remote Wybór klasy przekroju zespolonych belek stalowo-betonowych
PL
W niniejszej pracy przedstawiono dwa własne stanowiska badań eksperymentalnych belek cienkościennych kształtowanych na zimno poddanych czystemu zginaniu. Wskazano niedoskonałości pierwszego ze stanowisk mające wpływ na wielkość otrzymanych obciążeń krytycznych. Następnie pokazano drugie ze stanowisk stanowiące udoskonalenie pierwszego i eliminujące jego wady. Wyniki eksperymentalne porównano z wynikami numerycznymi otrzymanymi przy użyciu metody elementów skończonych, symulując zarówno belkę w wyidealizowanym stanie czystego zginania jak i rzeczywisty eksperyment.
EN
This work presents two test stands for bending cold-formed thin-walled beams. The drawbacks of the first test stand, which had influence on the determined critical loads, were shown. Next the second, improved test stand was prepared. Experimental results were compared with numerical ones obtained using finite element analysis. Pure bending and actual experiments were simulated.
PL
W pracy przedstawiono dwukryterialną optymalizację belek cienkościennych o wybranych przekrojach poprzecznych. Za cząstkowe funkcje kryterialne obrano pole przekroju poprzecznego i maksymalne ugięcie belek. Zmiennymi decyzyjnymi były parametry związane z wymiarami poprzecznymi profili. W modelu optymalizacyjnym wzięto pod uwagę ograniczenia związane ze statecznością, wytrzymałością, sztywnością belek oraz ograniczenia geometryczne. W wyniku optymalizacji otrzymano zbiory rozwiązań pareto-optymalnych, które przedstawiono na wykresach.
EN
Bi-criteria optimization of thin-walled beams with different cross-sections is presented in this paper. The area of cross-sections and maximum deflection of a beam are objective functions. The geometric parameters of cross-sections are design variables. Stability, strength, technological and geometrical constraints were taken into account. The optimization problem is formulated and solved using Pareto concept of optimality. Results are presented in figures.
EN
This paper deals with the thin-walled shear beam statics and stability with cross-section distortion. The linear statics based on [10] includes the bending in the cross-section of each wall as a Bernoulli beam, Timoshenko beam behavior (in-plane stretch, bending and shear of walls) with free torsion as a Saint-Venant torsion of the walls in the thin-walled beam’s element direction. The material is elastic. The stability phenomenon includes formulation of the element stiffness matrix and the geometry matrix under constant compression load. Then the stiffness matrix and the geometry matrix on the system level with eigenvalue problem formulation are presented. The purposes of this work are the following: to present the solution of homogeneous differential equations in terms of polynomial solution and solution consisting of the exponential modes on arbitrary chosen thin-walled beam cross-section, to extend theory in reference [10] by the buckling theory, to implement above theories into MatLab [14] and create the program which can handle different cases of the thin-walled beam’s buckling modes, to compare results given in the program with the existing theories.
PL
Wartykule omówiono zagadnienie statyki i stateczności dla belek cienkościennych z uwzględnieniem dystorsji w jej przekroju. Zagadnienie statyki liniowej opiera się na [10] i uwzględnia zginanie poprzeczne ścian przekroju jako belki Bernoulliego, rozciąganie, zginanie i ścinanie w płaszczyźnie ścian przekroju za pomocą belki Timoshenki wraz ze swobodnym skręcaniem (na podstawie teorii Saint-Venanta) tych ścian dla kierunku podłużnego belki cienkościennej. Rozpatrywany materiał jest sprężysty. Opis stateczności tych belek zawiera zdefiniowanie macierzy sztywności i macierzy geometrycznej dla stałego obciążenia ściskającego. Głównymi celami tego artykułu jest przedstawienie rozwiązania wielomianowego oraz wykładniczego dla jednorodnych równań różniczkowych dla dowolnie wybranego przekroju belki cienkościennej, rozszerzenie teorii zaprezentowanej w [10] o zagadnienia stateczności (wyboczenia belki cienkościennej), zaimplementowanie omawianej teorii w programie MatLab [14] i stworzenie własnego programu TWBSaS dla celów porównawczych z innymi istniejącymi teoriami omawiającymi konstrukcje cienkościenne.
PL
Tematem pracy są badania eksperymentalne cienkościennych belek o przekrojach ceowych z łagodnym zagięciem (open and close drop flange). Proponowany temat jest rozwinięciem badań prowadzonych w Zakładzie Wytrzymałości Materiałów i Konstrukcji Politechniki Poznańskiej. Badania te pomogły zweryfikować uzyskane wyniki z rozwiązaniami analitycznymi oraz numerycznymi - MES.
EN
The objective of this elaboration are thin-walled channel beams with open and close drop flanges. The presented subject is the development of researches that have been conducted in the Unit of Strength of Materials and Structures of Poznan, University of Technology. These investigations help to verify constantly developed analytical and numerical models.
PL
Przedmiotem badań były cienkościenne belki ceowe kształtowane na zimno z łagodnym zagięciem. Za względu na lokalną utratę stateczności konstrukcji cienkościennych poszukuje się innych, nowych kształtów przekrojów w celu zwiększenia wytrzymałości i stateczności. Dodatkowym usztywnieniem w badanych przekrojach było zastosowanie pianki poliuretanowej jako wypełniacza w wolnych, pustych miejscach łagodnego zagięcia o promieniu r. Otrzymane wstępne wyniki potwierdziły poprawność przeprowadzonych badań oraz dobre przygotowanie stanowiska badawczego do przyszłych prób eksperymentalnych na belkach cienkościennych
EN
Cold-formed thin-walled beams are the subject of investigations. Channel beams with gentle bends arc considered. Because cold-formed thin-walled beams tend to buckle locally, new shapes of cross-section are searched in order to increase the stability and strength of such beams. Polyure-thane foam has been used as filler. It has been put in the free space of a gentle bends of the radius r. Obtained results confirm the correctness of the conducted investigations and the fact that the test stand and methods are valid.
PL
Belki cienkościenne kształtowane na zimno charakteryzują się wieloma zaletami ważnymi z inżynierskiego punktu widzenia, jak np. dużym stosunkiem nośności do ich masy. Przedmiotem badań doświadczalnych były antysymetryczne belki cienkościenne kształtowane na zimno obciążone siłą skupioną w środku belki oraz zginane czystym momentem gnącym.
EN
Cold-formed thin-walled beams have many advantages that are important form the engineering point of view, e.g. the high ratio of their load capacity to weight. Anti-symmetrical cold-formed thin-walled beams has been investigated. Two kind of load has been considered: pure bending and concentrated transverse force.
EN
A method for optimization (with some limitations) of thin-walled beams with a trapezoidal cross-section is presented in the paper. Beams are subjected to bending. They undergo local buckling in the elastic range. The dimensions of beam cross-section walls are optimized. Two cases was consider. In the first one the smallest weight of the beam (the smallest area cross-section) for given critical buckling moment was calculated. In the second case the maximum critical moment for given area of the cross-section was calculated. Next, the ultimate bending moment in the postcritical state is found for the optimized beams.
PL
Cienkościenne beiki kształtowane na zimno o profilach otwartych znajdują duże zastosowanie w różnych dziedzinach przemysłu. Ze względu na kształt przekroju poprzecznego są one szczególnie podatne na różne formy utraty stateczności. W pracy przedstawiono wyniki badań utraty stateczności lokalnej belek obciążonych czystym zginaniem. Otrzymane obciążenia krytyczne porównano z rozwiązaniem teoretycznym i uzyskano zadowalającą zgodność wyników.
18
Content available remote Calculation of geometric properties of open cross sections of thin-walled beams
EN
The work is devoted to an arbitrary open cross-section of a thin-walled beam. The shape of the cross-section is described with parametric curves, whereas the thickness is given as one parameter function.
19
Content available remote Analysis of load-capacity at collapse of I-section thin-walled beam
EN
The aim of the paper is to analyse the load-capacity at collapse for thin walled beams under the assumption of static approach. I-section beams subjected to torsion and bending with torsion are studied. The general formula for an interaction surace was derived. The comparison of the examples solved analytically with the finite element calculations and experimental results confirms the assumed hypotheses concerning statically admissible distribution of stresses in plastic hinge. The analysis revealed also that normal stresses have a decisive influence on the value of load-carrying capacity in the case of thin-walled beams.
20
Content available remote Optymalizacja belek cienkościennych na przykładzie płatwi dachowej
PL
W artykule omówiono dwa zadania optymalizacji prętów cienkościennych przy ustalonej objętości: minimalizację maksymalnego ugięcia i minimalizacje maksymalnego naprężenia normalnego. Obliczenia zostały przeprowadzone na przykładzie płatwi dachowej, która mogła być potraktowana jako belka cienkościenna dwukierunkowo zginana oraz skręcana. Zmienną sterowania, podlegającą ograniczeniom, była szerokość półki dwuteownika. Sterowanie optymalne zostało wyznaczone na podstawie zasady maksimum Pontriagina. Ostatecznie, zadanie optymalizacji zostało sprowadzone do wielopunktowego problemu brzegowego i rozwiązane numerycznie z zastosowaniem programu Dircol.
EN
The paper presents two problem of the thin-walled bars optimization with the assumption of the constant volume: the minimization of the maximum displacement and the minimization of the maximum normal stress. The presented calculations were made for the case of the roof purlin, which can be considered as the thin-walled beam bidirectionaly bended and torsioned. The control variable . the I-section flange width - was assumed to be limited. The optimal control was determined on the basis of the Pontryagin's Principle. Finally, the optimization problem was reduced to the multipoint boundary-value problem and solved numerically by using the Dircol software.
first rewind previous Strona / 2 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.