Abstrakt

W niniejszej pracy opisano zagadnienie wzajemnej współpracy gałęzi przylgowo złożonego słupa wykonanego z kształtowników wykonanych w technologii gięcia na zimno. Przedstawiono proces przygotowania eksperymentu laboratoryjnego wykonanego w skali naturalnej, przebieg badań oraz sposób wykonania modelu numerycznego w programie Abaqus. Wyniki analizy numerycznej porównano z wynikami eksperymentu. Na tej podstawie dokonano walidacji modelu numerycznego. Przeprowadzono także obliczenia parametryczne wykraczające poza zakres ograniczony eksperymentem.

W pierwszym rozdziale opisano sposób pozyskiwania materiału konstrukcyjnego jakim jest stal oraz przedstawiono technologiczny proces produkcji kształtowników giętych na zimno. Zaprezentowano klasyfikację prętów złożonych oraz zwrócono uwagę na różnicę między wzmacnianiem prętów pod obciążeniem a projektowaniem elementu rozbudowanego już na etapie pierwszego montażu. Dostrzeżono, iż zależności stosowane przez lata dla konstrukcji wykonanych elementów walcowanych na gorąco nie mogą być stosowane podczas oceny nośności elementów smukłościennych. Motywacją do podjęcia analizy opisanego zagadnienia był brak badań podobnych problemów oraz brak wytycznych projektowych, literaturowych oraz normowych w ujęciu do współpracy smukłościennych gałęzi ściskanego słupa odcinkowo, przylgowo złożonego.

W rozdziale drugim przedstawiono stan wiedzy w zakresie wymiarowania konstrukcji giętych na zimno oraz dokonano przeglądu najnowszych badań w zakresie nośności stalowych konstrukcji przylgowo złożonych.

Trzeci rozdział zawiera tezę oraz cel i zakres opracowania. Przedstawiono w formie schematu blokowego kolejne etapy pracy.

W czwartym rozdziale opisano wybór elementów przeznaczonych do badań laboratoryjnych. Przedstawiono ich teoretyczną nośność wyznaczoną na podstawie obliczeń normowych oraz analiz wstępnego modelu numerycznego. Na podstawie analizy otrzymanych wyników zaprojektowano i przedstawiono program badań eksperymentalnych.

W rozdziale piątym przedstawiono badania osiowego rozciągania próbek materiałowych, których celem było znalezienie zależności naprężenia-odkształcenia dla badanej stali. Wyznaczono i graficznie zaprezentowano na wykresie naprężenia inżynierskie oraz rzeczywiste, które posłużyły do odtworzenia zachowania materiału w modelu numerycznym.

W szóstym rozdziale zaprezentowano przebieg badań laboratoryjnych polegających na osiowym ściskaniu przylgowo złożonych, cienkościennych słupów stalowych. Szczegółowo opisano miejsce oraz stanowisko badań, a także użyty sprzęt pomiarowy. Rozdział zakończono podsumowaniem prezentującym wyniki badań eksperymentalnych.

Rozdział siódmy rozpoczęto opisem różnic między wykonanymi analizami numerycznymi. Do modelu MES dodawano kolejno nieliniowości: nieliniowość materiałową, geometryczną oraz kontakt między elementami. Wyniki obliczeń zaprezentowano w formie tabelarycznej. Następnie porównano otrzymaną ścieżkę równowagi z analogiczną zależnością pochodzącą z eksperymentu laboratoryjnego. Porównano także otrzymany z obliczeń numerycznych rozkład naprężeń w poszczególnych gałęziach z rozkładem odczytanym podczas badań. Dzięki walidacji modelu MES możliwe było wykonanie kolejnych parametrycznych obliczeń bez konieczności wykonywania kosztownych badań laboratoryjnych. Wykorzystano także metodę pasm skończonych w celu wyznaczenia zależności naprężeń krytycznych od długości półfali postaci wyboczenia.

W rozdziale ósmym zaprezentowano zestawienie wyników eksperymentalnych oraz obliczeń normowych. Różnicę wyników, mającą niekorzystny wpływ na poziom niezawodności analizowanego słupa, skorygowano proponując autorską modyfikację procedury normowej.

Pracę wieńczy rozdział dziewiąty, w którym przedstawiono wnioski i podsumowanie rezultatów pracy. Przedstawiono także kierunki dalszych badań.

Autor (1)