Opis prac
Wspornik wykonany z materiału o różnej wytrzymałości plastycznej na rozciąganie i ściskanie jest w pełni zamocowany na lewym końcu i obciążony momentem zginającym zgodnie z poniższym szkicem. Problem opisano za pomocą poniższego zestawu parametrów. W tym przykładzie uwzględniane są niewielkie odkształcenia, a ciężar własny jest pomijany. Określ maksymalne ugięcie uz,max.
Materiał | Sprężysto-plastyczny | Moduł E | E | 210000.000 | MPa |
współczynnik Poissona | ν | 0.000 | - | ||
Moduł ścinania | G | 105000.000 | MPa | ||
Wytrzymałość plastyczna na rozciąganie | f</sub> | 200.000 | MPa | ||
Wytrzymałość plastyczna na ściskanie | fc | 280.000 | MPa | ||
Geometria | Wspornik | obwiednia | L | 2.000 | m |
Szerokość | w | 0,005 | m | ||
Grubość | t | 0,005 | m | ||
Obciążenie | moment zginający | M | 6000 | Nm |
Rozwiązanie analityczne
Wspornik jest obciążony momentem zginającym M. Ze względu na różną wytrzymałość plastyczną przy rozciąganiu i ściskaniu oś obojętna nie musi być zbieżna z osią symetrii, jak pokazano na poniższym rysunku. Parametr z0 zostaje wprowadzony i zdefiniowany jako σx (x,z0 )=0, należy pamiętać, że zmienia się on podczas obciążenia oraz parametrów zt i zc. Naprężenie zginające jest definiowane za pomocą następującego wzoru:
Aby uzyskać maksymalne ugięcie uz,max, należy rozwiązać krzywiznę κ. Moment sprężysto-plastyczny Mep (siła wewnętrzna) musi być równy momentowi zginającemu M (siła zewnętrzna).
ze względu na nieznane parametry zt, zc i z0 konieczne jest napisanie dalszych równań. Naprężenia w styku strefy sprężystej i plastycznej są zdefiniowane w następujący sposób:
Ostatni warunek jest zdefiniowany przez równowagę sił osiowych.
Rozwiązując te równania numerycznie, można obliczyć krzywiznę κ i maksymalne ugięcie uz,max. Wynik można znaleźć w poniższej tabeli.
Ustawienia RFEM
- Modelowany w RFEM 5.16 i RRFEM 6.06
- Rozmiar elementu wynosi lFE = 0.020 m
- Uwzględniana jest analiza geometrycznie liniowa
- Liczba przyrostów wynosi 5
- Sztywność prętów na ścinanie jest pominięta
Wyniki
Model materiałowy | Rozwiązanie analityczne | RFEM 6 | RFEM 5 | ||
uz,max [m] | uz,max [m] | Stosunek [-] | uz,max [m] | Stosunek [-] | |
Ortotropowy plastyczny 2D | 1,272 | 1,277 | 1.004 | 1,277 | 1.004 |
Izotropowy, nieliniowy, sprężysty 1D | 1.272 | 1,000 | 1.272 | 1,000 | |
Nieliniowo sprężysta 2D/3D,Mohr - Coulomb, płyta | 1.283 | 1.009 | 1.283 | 1.009 | |
Nieliniowo sprężysta 2D/3D,Drucker - Prager, płytowa | 1.283 | 1.009 | 1.283 | 1.009 | |
Izotropowy plastyczny 2D/3D, Mohr - Coulomb, płyta | 1.284 | 1.009 | 1.284 | 1.009 | |
Izotropowy plastyczny 2D/3D,Drucker - Prager, płyta | 1.272 | 1,000 | 1.272 | 1,000 | |
Nieliniowo sprężysta 2D/3D,Mohr - Coulomb, bryła | 1,308 | 1.028 | 1,307 | 1.028 | |
Nieliniowy sprężysty 2D/3D,Drucker - Prager, bryła | 1,313 | 1,032 | 1.312 | 1,031 | |
Izotropowy plastyczny 2D/3D, Mohr - Coulomb, bryła | 1.302 | 1,024 | 1.293 | 1,017 | |
Izotropowy plastyczny 2D/3D,Drucker - Prager, bryła | 1.283 | 1.009 | 1.283 | 1.009 |