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2017-06-19

Articolo tecnico | Calcolo del coefficiente di carico critico per l'analisi di instabilità lineare

L'analisi di instabilità secondo il metodo della larghezza efficace o il metodo della tensione ridotta si basa sulla determinazione del carico critico del sistema, di seguito chiamato LBA (analisi di instabilità lineare). Questo articolo spiega il calcolo analitico del coefficiente di carico critico e l'utilizzo del metodo degli elementi finiti (FEM).

Coefficienti di carico critico relativi alla tensione

[1] fornisce la seguente equazione (Sez. 10, Eq. 10.6) per una determinazione analitica pura del coefficiente di carico critico di un pannello instabile:

Come puoi vedere, i rapporti di tensione e i coefficienti di carico critici sono determinati separatamente per le singole componenti di tensione o devono essere noti. È possibile determinare i coefficienti di carico critici ricalcolando le tensioni critiche di instabilità della piastra. La determinazione di questo è già stata descritta in questo articolo tecnico:

Pertanto, le seguenti relazioni risultano per le singole componenti di tensione:

Questo metodo è particolarmente adatto per pannelli di instabilità non irrigiditi o irrigiditi longitudinalmente che applicano i valori di instabilità corrispondenti da [2] o [3].

Calcolo utilizzando l'analisi agli elementi finiti

Se è presente un pannello fortemente irrigidito con irrigidimenti longitudinali e trasversali, il calcolo FEM dovrebbe essere utilizzato per determinare il carico critico sull'intera struttura. Come base, è necessario applicare un modello di superficie e considerare tutte le condizioni al contorno (ad esempio, i vincoli esterni ai bordi, la posizione geometrica e il carico di irrigidimento, nonché le tensioni al contorno). Per la determinazione secondo LBA, si applica il comportamento elastico del materiale. L'esempio seguente mostra la modellazione di una piastra instabile irrigidita longitudinalmente in RFEM.

Il modulo aggiuntivo RF-STABILITY viene utilizzato per determinare il coefficiente di carico critico. Quando si seleziona una forma modale, è necessario tenere conto della rottura globale del sistema.

Il primo La forma modale in questo esempio mostra l'instabilità globale ed è quindi da considerarsi determinante. Tuttavia, in alcuni casi, le forme modali superiori possono essere rilevanti per la progettazione. Pertanto, il coefficiente di carico critico può essere calcolato per tutte le componenti di tensione e separatamente (solo una componente di tensione per caso di carico).

Il programma standalone PLATE-BUCKLING consente di eseguire un'analisi di instabilità completa utilizzando il metodo delle tensioni ridotte, inclusa la determinazione automatica degli autovalori per ogni componente di tensione.

Coefficiente di carico critico nell'analisi di instabilità

Ora, è possibile determinare i singoli coefficienti di carico critico e calcolare analiticamente il coefficiente di carico critico totale utilizzando l'Eq. 10.6 fornito in [1], o per utilizzarli direttamente dal calcolo FEM. In alcuni casi, la soluzione analitica può essere considerata conservativa. Pertanto, PLATE-BUCKLING offre le seguenti opzioni.


Link
Bibliografia
  1. EC 3. (2009). Eurocodice 3: Progettazione di strutture in acciaio - Parte 1-5: Elementi strutturali placcati. Beuth casa editrice GmbH.
  2. Kurt Klöppel e Joachim Scheer. Valori di instabilità delle piastre rettangolari irrigidite, volume 1. Guglielmo Ernst & Sohn.
  3. Kurd Klöppel e Karl Heinrich Möller. Valori di instabilità delle piastre rettangolari irrigidite, volume 2. Guglielmo Ernst & Sohn, Berlino, 1968.
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