Вектор поперечного выпучивания раскоса: определение, использование МКЭ и анализ устойчивости BRB
Введение
При анализе устойчивости методом конечных элементов для стальных элементов связей и раскосов, ограниченных продольным изгибом (BRB),вектор бокового выпучивания раскоса(также называемый вектором бокового смещения потери устойчивости) — это основной численный результат, извлекаемый из линейных испытаний потери устойчивости собственных значений. Он описывает характерную неплоскую деформированную форму раскоса, когда осевая сжимающая нагрузка приближается к критической нагрузке, вызывающей продольный изгиб.
Этот термин не является стандартизированным кодовым термином, а широко используется в практике структурных МКЭ. Инженеры используют этот вектор режима потери устойчивости для определения реалистичных начальных геометрических дефектов перед выполнением нелинейного анализа после потери устойчивости и анализа гистерезиса, который напрямую влияет на надежность результатов моделирования BRB и стальных распорок.
Что такое вектор поперечного изгиба раскоса?
Вектор бокового выпучивания представляет собой набор значений узлового смещения по длине распорки, представляющий относительное боковое смещение каждого узла, когда раскос вызывает боковое выпучивание при осевом сжатии.
Вектор не несет фиксированной величины смещения. Оно определяет толькошаблон формыдеформации потери устойчивости: одиночная полусинусоидальная кривая для глобальной потери устойчивости первого порядка, многоволновые кривые для более высоких форм потери устойчивости.
Для обычных тонких стальных раскосов вектор поперечного изгиба отражает неограниченный изгиб. Для BRB инженеры в основном проверяют этот вектор, чтобы убедиться, что весь узел распорки (сердечник + удерживающий блок + концевые соединения) не подвергается риску глобального коробления вне плоскости, даже несмотря на то, что внутренний сердечник рассчитан на деформацию без локального коробления внутри удерживающей втулки.
Как инженеры используют вектор поперечного изгиба в рабочем процессе FEM
Наиболее распространенным применением являетсявнесение первоначального несовершенствав Abaqus и подобных платформах FEM:
Запустите шаг линейного анализа устойчивости, чтобы решить режимы потери устойчивости собственных значений.
Извлеките вектор поперечного изгиба раскоса первого режима.
Масштабируйте этот вектор смещения по заданной амплитуде несовершенства (допуск отклонения от прямолинейности согласно стандарту изготовления или проектирования).
Внедрите масштабированную форму в геометрию как начальное несовершенство для последующего нелинейного статического или циклического анализа.
Без этого несовершенства в форме моды идеально прямая модель корсета будет демонстрировать искусственно высокую критическую нагрузку и не сможет уловить усиление боковой деформации второго порядка при сжатии, что приведет к неконсервативным численным прогнозам.
Вектор бокового выпучивания для анализа BRB
BRB — это устройства рассеивания сейсмической энергии, предназначенные для стабильной работы как при растяжении, так и при сжатии. Внешняя система фиксации предотвращает местное коробление стального сердечника. Тем не менее, вся сборка BRB все равно может подвергнуться глобальному короблению, если жесткость ограничителя или прочность соединения недостаточна.
Вектор бокового изгиба помогает инженерам различать два сценария отказа:
Режим коробления сконцентрирован на сердцевине раскоса (нежелательная локальная коробление внутри фиксатора).
Общий режим бокового изгиба всего блока BRB, контролируемый концевыми косынками и общей жесткостью крепления.
Просматривая отчеты о конечных элементах BRB для одобрения производства или проверки третьей стороной, рецензенты всегда подтверждают, что выбранная форма дефекта соответствует первому вектору поперечного изгиба раскоса.
Распространенные недоразумения
Вектор бокового выпучивания не является фиксированной величиной деформации. Это нормализованный вектор формы.
Он описывает боковой изгиб вне плоскости, а не плоскостное отклонение или изгиб при кручении, если только кручение не связано с режимом потери устойчивости.
BRB не исключает полностью проверку устойчивости раскосов; он переносит риск потери устойчивости с основного элемента на всю систему, где вектор бокового потери устойчивости остается ключевым диагностическим индикатором.
Заключение
Вектор поперечного изгиба раскоса является важным численным инструментом для оценки устойчивости стальных раскосов и раскосов, удерживающих продольный изгиб. Он обеспечивает форму формы изгиба, необходимую для первоначального моделирования дефектов в программном обеспечении FEM, таком как Abaqus. Правильное использование этого вектора смещения гарантирует, что имитационные модели отражают реальные допуски при изготовлении и чувствительность к короблению, что обеспечивает надежность конструкции BRB, проверку заводских испытаний и оценку сейсмостойкости.
