Lyukgyengítés hatása vékonyfalú oszlopok kihajlására: numerikus vizsgálatok gerenda- és héjmodellek alkalmazásával

Lyukgyengítés hatása vékonyfalú oszlopok kihajlására: numerikus vizsgálatok gerenda- és héjmodellek alkalmazásával

Geleji B, Szedlák M.

Az oszlopkihajlás egy klasszikus stabilitási probléma, a kihajláshoz tartozó kritikus teherre vonatkozó megoldás sokféle esetre ismert. A klasszikus megoldások gerendamodellen alapulnak, vagyis az oszlopot egy (egyenes) vonallal modellezzük, mely vonalhoz keresztmetszeti jellemezőket (pl. keresztmetszeti terület, hajlítási merevség, stb.) rendelünk. Héj-modelleket is elterjedten alkalmaznak, amikor is az oszlopot felületelemek (pl. sík lemezelemek, lemezsávok) együtteseként modellezik. Ezen kétdimenziós elemeket alkalmazó modellek közül a leggyakoribb a héj végeselemes modell, de nemrégen héjmodellen alapuló analitikus megoldások is megjelentek [1].

Jelen dolgozat vékonyfalú elemek globális stabilitásvesztését (azaz kihajlását) tárgyalja, különféle módszerek alkalmazásával, úgymint: klasszikus és héj-modell alapú analitikus megoldások, gerenda- és héj-végeselemeket használó végeselemes megoldások. A vékonyfalú oszlopelemekhez kritikus teherértéket számítunk. Héjvégeselemes számítások esetén a modellt úgy építjük fel, hogy a keresztmetszet alaktorzulásait gondosan megválasztott kényszerek segítségével meggátoljuk. A végeselemes modell ezen tulajdonsága az, amely megkülönbözteti az irodalomban vékonyfalú elemek vizsgálatára legtöbbször alkalmazott modellektől. Még ha a keresztmetszet alaki torzulása meg is van gátolva, a nyírási deformációkra és/vagy a keresztmetszet öblösödésére vonatkozóan különféle feltevésekkel élhetünk, ennek megfelelően a héjvégeselemes számításokat többféle opcióban végeztük el.

A bemutatott tanulmány fókuszában a lyukgyengítéseknek a kihajlásra való hatása áll. Különféle alakú és eloszlású lyukgyengítéseket vettünk figyelembe, köztük nagy, téglalap alakú nyílásokat és kicsi, de nagyszámú elnyújtott nyílásokat is. A végeselemes modell előállítására adatelőkészítő programot fejlesztettünk, mely lehetővé tette parametrikus vizsgálatok elvégzését.

Lyukgyengítés nélküli vékonyfalú elemeken korábban végzett összehasonlító vizsgálatok [1] azt mutatták, hogy néha nem-elhanyagolható különbség tapasztalhatóak a különböző analitikus és numerikus megoldások között; ugyanakkor a különböző módszerek nagyon hasonló eredményekre vezetnek a gyakorlati esetek széles körében. Jelen munkából az derül ki, hogy a lyukgyengítés jelenléte olyan feszültségeloszlást hoz létre, melyet a gerendamodellek nem képesek pontosan leírni, ez pedig kis különbségeket okoz a gerenda-és héjmodellek eredményei között. Továbbá, amennyiben a nyílás mérete elég nagy, a nyílás olyan stabilitásvesztési módokat is előhozhat, amelyek, bár nem járnak a keresztmetszet alaktorzulásával, nagyon különböznek a klasszikus globális kihajlási módoktól.

[1] Ádány S., Visy D. Global Buckling of Thin-Walled Columns: Numerical Studies, Thin-Walled Structures, Vol 54 (2012), pp 82-93.

szerzők

• 
  Geleji Borbála
  építőmérnöki
  nappali
• 
  Szedlák Máté
  építőmérnöki
  nappali

konzulensek

• 
  Dr. Ádány Sándor
  , (külső)
• 
  Visy Dávid
  doktorandusz, Tartószerkezetek Mechanikája Tanszék

helyezés