Popis
Tenká deska je upevněna na jedné straně (φz = 0) a na druhé straně je zatížena rovnoměrným momentem. Nejdříve modelujeme desku jako rovinnou plochu. Kromě toho je deska modelována jako čtvrtina válcové plochy. Šířka rovinného modelu se rovná délce jedné čtvrtiny kružnice zakřiveného modelu. Zakřivený model tak má téměř stejnou torzní konstantu J jako rovinný model. Stanovte maximální pootočení desky φz,max pro oba geometrické modely a porovnejte výsledky pomocí Kichhoffovy a Mindlinovy teorie desek.
Materiál | Ocel | Modul pružnosti | E | 210000,000 | MPa |
Poissonův součinitel | ν | 0,300 | - | ||
Geometrie | Zakřivený poloměr modelu | r | 100,000 | mm | |
Rovinná šířka modelu | s | 157,080 | mm | ||
tloušťka desky | h | 200,000 | mm | ||
Výška plechu | t | 3,000 | mm | ||
Zatížení | Rozložený moment | m | 1268,720 | Nm/m |
Analytické řešení
Konstantu kroucení pro rovinnou desku (obdélníkový průřez) lze vypočítat podle následujícího vzorce:
Při zohlednění stejné šířky rovinné a zakřivené desky lze použít stejnou konstantu kroucení. Šířka rovinné desky je stejná jako délka jedné čtvrtiny kružnice zakřiveného modelu: s=πr/2. Torzní konstanty rovinné desky a zakřivené desky jsou porovnány také pomocí programu SHAPE-THIN: Jp = 1396 710mm4,Jc = 1392,670mm4. Pomocí konstanty kroucení, která se vypočítá podle výše uvedeného vzorce, lze maximální natočení na horní straně desky (z = h) stanovit následovně:
Nastavení programu RFEM
- Modelováno v programech RFEM 5.26 a RRFEM 6.06
- Velikost prvku je lFE = 0,002 m
- Uvažuje se geometricky lineární analýza
- Počet přírůstků je 5
- Použije se entita plechu
- Používají se čtyřúhelníkové prvky
Výsledky
Model | Analytické řešení | RFEM 6 | RFEM 5 | ||
φz,max [°] | φz,max [°] | Poměr [-] | φz,max [°] | Poměr [-] | |
Rovinný, Kirchhoff | 20,000 | 20,163 | 1,008 | 20,163 | 1,008 |
Zakřivené, Kirchhoff | 20,163 | 1,008 | 20,163 | 1,008 | |
Rovinný, Mindlin | 20,666 | 1,033 | 20,733 | 1,037 | |
Zakřivené, Mindlin | 20,797 | 1,040 | 20,863 | 1,044 |