Δομική Σχεδίαση Πλοίου Ελαστικός λυγισμός πρισματικών φορέων

Σχετικά έγγραφα
Στατική Ανάλυση Ναυπηγικών Κατασκευών

ΕΛΑΣΤΙΚΟΣ ΛΥΓΙΣΜΟΣ ΥΠΟΣΤΥΛΩΜΑΤΩΝ

Πειραματική Αντοχή Υλικών Ενότητα:

ΔΟΚΙΜΗ ΛΥΓΙΣΜΟΥ. Σχήμα 1 : Κοιλοδοκοί από αλουμίνιο σε δοκιμή λυγισμού

Μάθημα: Πειραματική Αντοχή Υλικών Πείραμα θλίψης με λυγισμό

Δομική Σχεδίαση Πλοίου Εισαγωγή στη Θεωρία Πλακών

Παραδείγματα μελών υπό αξονική θλίψη

Λυγισμός Ευστάθεια (Euler και Johnson)

ΟΚΑ από Ευστάθεια σε Κατασκευές από Σκυρόδεμα Φαινόμενα 2 ης Τάξης (Λυγισμός) ΟΚΑ από Ευστάθεια. ΟΚΑ από Ευστάθεια 29/5/2013

Σιδηρές Κατασκευές ΙΙ Διάλεξη 1 Πλευρικός λυγισμός. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ. Αντοχή Υλικού

Γεωμετρικές Μέθοδοι Υπολογισμού Μετακινήσεων. Εισαγωγή ΜέθοδοςΔιπλήςΟλοκλήρωσης

14/2/2008 1/5 ΑΝΤΟΧΗ ΠΛΟΙΟΥ - ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΓΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗΣ ΠΕΡΙΟΔΟΥ

ΤΕΙ ΠΑΤΡΑΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΝΤΟΧΗΣ ΥΛΙΚΩΝ. Γεώργιος Κ. Μπαράκος Διπλ. Αεροναυπηγός Μηχανικός Καθηγητής Τ.Ε.Ι. ΚΑΜΨΗ. 1.

Γενικευμένα Mονοβάθμια Συστήματα

ΚΕΦΑΛΑΙΟ. Οι γραμμικοί φορείς. 1.1 Εισαγωγή 1.2 Συστήματα συντεταγμένων

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ- 2015

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΔΟΜΟΣΤΑΤΙΚΗΣ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ- 2016

6. Κάμψη. Κώστας Γαλιώτης, καθηγητής Τμήμα Χημικών Μηχανικών

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2017

Γ. ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΦΟΡΤΙΩΝ ΔΙΑΤΟΜΗΣ (N, Q, M)

Ενότητα: Διαμήκης Αντοχή Πλοίου- Ορθές τάσεις λόγω κάμψης

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΣΥΝΕΧΟΥΣ ΜΕΣΟΥ

Νοέμβριος Άσκηση 5 Δίνεται αμφίπακτη δοκός μήκους L=6,00m με διατομή IPE270 από χάλυβα S235.

Ενότητα: Υπολογισμός διατμητικών τάσεων

Π A N E Π I Σ T H M I O Θ E Σ Σ A Λ I A Σ TMHMA MHXANOΛOΓΩN MHXANIKΩN

Πλαστική Κατάρρευση Δοκών

ΠΡΟΛΟΓΟΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ... 15

AΛΥΤΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΑΥΤΟΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ

Σιδηρές Κατασκευές Ι Διάλεξη 6 Θλιβόμενα μέλη. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ- 2015

3.2 Οδηγίες χρήσης του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων RATe ΟΔΗΓΙΕΣ ΧΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ RATe

Δρ. Μηχ. Μηχ. Α. Τσουκνίδας. Σχήμα 1

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 Κάµψη καθαρή κάµψη, τάσεις, βέλος κάµψης

4.5 Αµφιέρειστες πλάκες

ΜΕΤΑΛΛΙΚΕΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΕΣ (602)

Γεωγραφική κατανομή σεισμικών δονήσεων τελευταίου αιώνα. Πού γίνονται σεισμοί?

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 21. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2016

ΘΕΜΑ 1 ΔΕΔΟΜΕΝΑ: Δίνονται: = cm ΕΠΙΛΥΣΗ: Ερώτημα α. k = 6000kN m. Μέθοδος των Δυνάμεων:

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ- 2018

Ενεργειακές Μέθοδοι Υπολογισμού Μετακινήσεων (συνέχεια)

NFATEC L13 Columns (27/09/2004)

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2017

Χ. ΖΕΡΗΣ Απρίλιος

Μέθοδος των Δυνάμεων (συνέχεια)

Δυναμική Μηχανών I. Δυναμικά Μοντέλα Συνεχούς Μέσου

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ- 2015

Ενεργειακές Μέθοδοι Υπολογισμού Μετακινήσεων

Μέθοδος των Δυνάμεων

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 1 ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΗΣ ΣΥΜΠΕΡΙΦΟΡΑΣ

Μάθημα: Πειραματική Αντοχή των Υλικών Πείραμα Κάμψης

Μάθημα: Στατική ΙΙ 3 Ιουλίου 2012 Διδάσκων: Τριαντ. Κόκκινος, Ph.D. ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ

Ανοξείδωτοι Χάλυβες - Μέρος 1.4 του Ευρωκώδικα 3 Ιωάννη Ραυτογιάννη Γιώργου Ιωαννίδη

ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΕΛΑΣΤΙΚΟΣ ΚΑΙ ΑΝΕΛΑΣΤΙΚΟΣ ΛΥΓΙΣΜΟΣ ΘΛΙΒΟΜΕΝΩΝ ΡΑΒ ΩΝ

Δυναμική Μηχανών I. Προσέγγιση Galerkin

Άσκηση 1. Παράδειγμα απλά οπλισμένης πλάκας

Δρ. Μηχ. Μηχ. Α. Τσουκνίδας. Σχήμα 1

ΠEPIEXOMENA. σελ. iii ΠΡΟΛΟΓΟΣ KEΦAΛAIO 1 ΟΡΘΕΣ ΚΑΙ ΙΑΤΜΗΤΙΚΕΣ ΤΑΣΕΙΣ,

Δυναμική Μηχανών I. Διάλεξη 20. Χειμερινό Εξάμηνο 2013 Τμήμα Μηχανολόγων Μηχ., ΕΜΠ

Πλαστικός Λυγισμός Σιδηρών Υποστυλωμάτων Διατομής Διπλού Ταυ

ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΜΕΤΑΛΛΩΝ I

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 3 ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΤΗΤΑ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ

Κατανομή της ροπής στα μέλη της ανάλογα με τη δυσκαμψία τους. Τα άκρα θεωρούνται πακτωμένα εκτός αν υπάρχουν συνθήκες άρθρωσης.

ιαλέξεις Παρασκευή 8 Οκτωβρίου,, Πέτρος Κωµοδρόµος Στατική Ανάλυση των Κατασκευών Ι 1

Δρ. Μηχ. Μηχ. Α. Τσουκνίδας. Σχήμα 1

Ευστάθεια μελών μεταλλικών κατασκευών

ΤΕΧΝΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ασκήσεις προηγούμενων εξετάσεων ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΣΧΟΛΗ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

Μάθημα: Στατική ΙΙ 9 Φεβρουαρίου 2011 Διδάσκων: Τριαντ. Κόκκινος, Ph.D. Διάρκεια εξέτασης 2:15 ΛΥΣΕΙΣ ΘΕΜΑΤΩΝ ΓΡΑΠΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ

Σιδηρές Κατασκευές ΙΙ

προς τον προσδιορισμό εντατικών μεγεθών, τα οποία μπορούν να υπολογιστούν με πολλά εμπορικά λογισμικά.

Προβλήµατα δοκών ελαστικά εδραζοµένων και φορτιζόµενων µε οριζόντια φορτία

ΤΕΥΧΟΣ ΣΤΑΤΙΚΗΣ ΜΕΛΕΤΗΣ ΕΠΑΡΚΕΙΑΣ METAΛΛΙΚΟΥ ΠΑΤΑΡΙΟΥ

10,2. 1,24 Τυπική απόκλιση, s 42

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ 2017

Πίνακες Χαλύβδινων Διατομών (Ευρωκώδικας 3, EN :2005)

2.1 Παραμορφώσεις ανομοιόμορφων ράβδων

ΕΠΙΛΥΣΗ ΥΠΕΡΣΤΑΤΙΚΩΝ ΦΟΡΕΩΝ Μέθοδος Castigliano Ελαστική γραμμή. Διδάσκων: Γιάννης Χουλιάρας

ΜΗ- ΓΡΑΜΜΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕΤΑΛΛΙΚΩΝ ΠΛΑΙΣΙΩΝ ΓΙΑ ΤΟ ΣΥΝΔΥΑΣΜΕΝΟ ΣΕΝΑΡΙΟ ΤΗΣ ΠΥΡΚΑΓΙΑΣ ΜΕΤΑ ΑΠΟ ΣΕΙΣΜΙΚΑ ΓΕΓΟΝΟΤΑ

Μηχανικές ιδιότητες συνθέτων υλικών: κάμψη. Άλκης Παϊπέτης Τμήμα Επιστήμης & Τεχνολογίας Υλικών

Κεφάλαιο 1: Εισαγωγή

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Πολυβάθμια Συστήματα. Ε.Ι. Σαπουντζάκης. Καθηγητής ΕΜΠ. Δυναμική Ανάλυση Ραβδωτών Φορέων

4. ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΗΣ ΙΑΝΟΙΞΗΣ ΚΑΙ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗΣ ΣΗΡΑΓΓΩΝ ΜΕ ΚΑΜΠΥΛΕΣ ΣΥΓΚΛΙΣΗΣ-ΑΠΟΤΟΝΩΣΗΣ

ΜΕΘΟΔΟΣ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ-ΕΠΙΠΕΔΑ ΠΛΑΙΣΙΑ

Σιδηρές Κατασκευές ΙΙ

ΝΕΕΣ ΔΥΝΑΤΟΤΗΤΕΣ CONSTEEL

ΘΕΜΑΤΑ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2005 ΘΕΜΑ 1

Σιδηρές Κατασκευές Ι. Άσκηση 4: Θλιβόμενο υποστύλωμα. Δρ. Χάρης Γαντές, Καθηγητής ΕΜΠ. Σχολή Πολιτικών Μηχανικών. Εργαστήριο Μεταλλικών Κατασκευών

Με βάση την ανίσωση ασφαλείας που εισάγαμε στα προηγούμενα, το ζητούμενο στο σχεδιασμό είναι να ικανοποιηθεί η εν λόγω ανίσωση:

ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ ΑΝΤΟΧΗ ΠΛΟΙΟΥ 5 ου ΕΞΑΜΗΝΟΥ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2016 ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ 07 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2016

Ενότητα: Θερμικές τάσεις σε πλοία

ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟ ΕΤΟΣ ΑΝΤΟΧΗ ΠΛΟΙΟΥ. Ασκήσεις 1 έως 12

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΟΜΕΑΣ ΟΜΟΣΤΑΤΙΚΗΣ & ΑΝΤΙΣΕΙΣΜΙΚΩΝ ΕΡΕΥΝΩΝ ΘΕΩΡΙΑ ΚΕΛΥΦΩΝ. Καθ. Βλάσης Κουµούσης

«ΦΑΕΘΩΝ: Λογισμικό για Ανάλυση Κρίσιμων Διατμητικά Υποστυλωμάτων Οπλισμένου Σκυροδέματος»

ΕΠΩΝΥΜΟ :... ΟΝΟΜΑ :... ΒΑΘΜΟΣ:

ΘΕΜΑ 1. Στο φορέα του σχήματος ζητούνται να χαραχθούν τα διαγράμματα M, Q, N. (3 μονάδες)

Πεδιλοδοκοί και Κοιτοστρώσεις

Περιεχόμενα. 1 Εισαγωγή... 17

Transcript:

ΣΧΟΛΗ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΜΗΜΑ ΝΑΥΠΗΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ Δομική Σχεδίαση Πλοίου Ελαστικός λυγισμός πρισματικών φορέων Α. Θεοδουλίδης

Η χρήση κολονών (υποστυλωμάτων) είναι πολύ διαδεδομένη στα πλοία καθ όσον χρησιμοποιούνται για την μείωση του ανυποστήρικτου μήκους δοκών και για τη μεταφορά/διανομή κατακόρυφων φορτίων. Τα υποστυλώματα δέχονται θλιπτικά φορτία και πρέπει να ελέγχονται για λυγισμό (ειδικά αυτά που έχουν μεγάλο μήκος). Αντικείμενο της παρούσας ενότητας είναι ο έλεγχος έναντι λυγισμού, πρισματικών φορέων που δέχονται θλιπτικά φορτία. Ο λυγισμός εξαρτάται κυρίως από τις γεωμετρικές ιδιότητες της διατομής του φορέα, παρά από τις μηχανικές ιδιότητες του υλικού από το οποίο είναι κατασκευασμένος.

Λυγισμός ονομάζεται η ασταθής κατάρρευση ενός πρισματικού φορέα υπό την επίδραση θλιπτικών φορτίων που υπερβαίνουν κάποια τιμή. Ο λυγισμός μπορεί να ξεκινήσει λόγω μικρής εκκεντρότητας του φορτίου ή λόγω κατασκευαστικών ατελειών/ανομοιομορφιών των πρισματικών φορέων. Η μαθηματική προσέγγιση στο πρόβλημα ξεκίνησε τον 18ο αιώνα από τον Euler, ο οποίος πρότεινε μια σχέση για τον προσδιορισμό του κρίσιμου φορτίου ελαστικού λυγισμού. Ως κρίσιμο φορτίο Pcr λυγισμού ορίζεται το ελάχιστο θλιπτικό φορτίο το οποίο μπορεί να προκαλέσει λυγισμό του φορέα. 3

Το κρίσιμο φορτίο λυγισμού κατά Euler δίδεται από τη σχέση: Όπου: P cr = k L E I Pcr το κρίσιμο φορτίο λυγισμού, Ε το μέτρο ελαστικότητας, Ι η ροπή αδράνειας της εγκάρσιας διατομής περί τον άξονα κάμψης, L το μήκος του φορέα, K σταθερά εξαρτώμενη από τον τρόπο στήριξης του φορέα. Η ανωτέρω σχέση δίνει ορθότερα αποτελέσματα στην περίπτωση που έχουμε μεγάλο μήκος. Για μικρότερα μήκη η σχέση του Euler υπερεκτιμά το κρίσιμο φορτίο λυγισμού. 4

Έστω ότι ο φορέας του διπλανού σχήματος είναι τέλειος (perfect column) και ότι το ασκούμενο θλιπτικό φορτίο P είναι απόλυτα κεντραρισμένο. Αν το P συνεχώς αυξάνει το μήκος του φορέα θα μικραίνει χωρίς ο φορέας να κάμπτεται. Όταν η θλιπτικές τάσεις υπερβούν την τάση διαρροής θα επέλθει κατάρρευση του φορέα. Αν ταυτόχρονα με το φορτίο Ρ ασκηθεί και ένα οριζόντιο φορτίο F τότε θα συμβούν τα ακόλουθα: P<P cr P=P cr P>P cr Μετά την απομάκρυνση του φορτίου F ο φορέας θα επανέλθει στην αρχική του κατάσταση. Μετά την απομάκρυνση του φορτίου F ο φορέας θα παραμείνει στη θέση που πήρε λόγω του F. Ο Φορέας θα καταρρεύσει λόγω λυγισμού. 5

Θεωρία του Euler Αμφιέρειστη δοκός d u dz = P CR EI u M = P CR u d u dz = M EI d u dz + P CR EI u = 0 Η λύση της τελευταίας διαφορικής εξίσωσης έχει τη μορφή: u = C 1 cos μz + C sin μz Όπου C 1 και C αυθαίρετες σταθερές και μ =P cr /EI 6 Από την εφαρμογή των οριακών συνθηκών στα άκρα προκύπτει: C 1 =0 0=C sin μl Για να πάρω τη μη τετριμμένη λύση θα πρέπει να ισχύει: sin μl = 0 ή μl = nπ, όπου n=1,,3,...

Θεωρία του Euler Αμφιέρειστη δοκός P Επομένως: CR EI L = n π ή P CR = n π EI L Η μικρότερη τιμή για το κρίσιμο φορτίο λυγισμού προκύπτει αν θεωρήσω n=1. Επομένως: P CR = n π EI L και το αντίστοιχο βέλος κάμψης παίρνει τη μορφή: u = C sin μz Για n=,3,. Προκύπτουν διαφορετικές λύσεις της διαφορικής εξίσωσης, οι οποίες αντιστοιχούν σε άλλες μορφές λυγισμού (βλ επόμενο σχήμα). 7

Θεωρία του Euler Αμφιέρειστη δοκός 8

Θεωρία του Euler Διάφορες περιπτώσεις στήριξης u = M F P CR cos μz + 1 cos μl sin μl sin μz 1 P cr = 4 EI L u = δ cos μz cos μ L sin μz 1 sin μl P cr = EI 4L 9

Θεωρία του Euler Διάφορες περιπτώσεις στήριξης P cr = 05 EI L 10

Θεωρία του Euler Διάφορες περιπτώσεις στήριξης Γενικά το κρίσιμο φορτίο λυγισμού μπορεί να γραφεί στη μορφή: P CR = π EI 4L e Όπου L e είναι το ισοδύναμο μήκος το οποίο εξαρτάται από τον τρόπο στήριξης του φορέα στα άκρα και δίνεται από τις ακόλουθες σχέσεις ανάλογα με την περίπτωση: Αρθρώσεις και στα δύο άκρα Πακτώσεις και στα δύο άκρα Ένα άκρο πακτωμένο και ένα ελεύθερο Ένα άκρο πακτωμένο και ένα αρθρωμένο L e = 1.0 * L L e = 0.5 * L L e =.0 * L L e = 0.7 * L 11

Θεωρία του Euler Διάφορες περιπτώσεις στήριξης 1 Buckledmodel, από Saint Martin με άδεια CC BY-SA 3.0

Κρίσιμη τάση λυγισμού: σ CR = P CR A = π ΕΙ AL e όπου Α το εμβαδό της διατομής Ακτίνα αδράνειας (radius of gyration): Κρίσιμη τάση λυγισμού: σ CR = φορέα (slenderness ratio) π Ε όπου L e /r ο λόγος λυγηρότητας του Le r Ferdinand P. Beer, E Russell Johnston, John T. Dewolf, David F. Mazurek, Mechanics of Materials, Mc Graw Hill 13

Επίδραση της μορφολογίας της διατομής Το κρίσιμο φορτίο λυγισμού εξαρτάται έντονα από το λόγο λυγηρότητας, και κατά συνέπεια από το μήκος του φορέα και τη μορφολογία της διατομής. Ένας φορέας θα λυγίσει σε μία κατεύθυνση που είναι κάθετη στον άξονα ως προς τον οποίο ελαχιστοποιείται η ακαμψία ΕΙ. Π.χ μια δοκός Ι θα λυγίσει κατά τον άξονα Gy. 14

Σχεδιασμός υποστυλωμάτων Ferdinand P. Beer, E Russell Johnston, John T. Dewolf, David F. Mazurek, Mechanics of Materials, Mc Graw Hill 15

Κοντοί/ενδιάμεσοι φορείς SR C = E y Είναι η κρίσιμη τιμή του λόγου λυγηρότητας. Συνήθως λαμβάνεται σ pl =σ y / Η θεωρία του Euler ισχύει για φορείς με μεγάλο λόγο λυγηρότητας. 16

Κοντοί/ενδιάμεσοι φορείς Johnson Formula Όταν: L r SR C = E Για τον υπολογισμό της κρίσιμης τάσης λυγισμού χρησιμοποιείται η σχέση του Johnson: y cr = P cr A = y 1 (L e / r) (SR cr ) Όπου Α η επιφάνεια της διατομής, L e το ισοδύναμο μήκος του φορέα και P cr το κρίσιμο φορτίο λυγισμού. 17

Κοντοί/ενδιάμεσοι φορείς Συντελεστές ασφάλειας Α) Κοντές κολώνες Β) Ψηλές κολώνες 18

Έκκεντρη αξονική φόρτιση Secant Formula F w + e = M d w dx + F EI w = Fe EI m = F EI w x = A sin mx + B cos mx e w 0 = w L = 0 w = e tan ml sin mx + cos mx 1 19

Έκκεντρη αξονική φόρτιση Secant Formula www.efunda.com σ = F A + My I = F A σ max = F A + M maxy max I + F w + e y I = F A + F w max + e c I w max = w L ml = e sec 1 σ max = F A + F e c I sec ml = F A 1 + A I ec sec F L EI σ max = F A 1 + ec r sec F L EA r όπου, C είναι η μέγιστη απόσταση από τον ουδέτερο άξονα της εξωτερικής ίνας. 0

Μη-γραμμικός λυγισμός Η θεωρία του Euler μας παρέχει μια αξιόπιστη εκτίμηση του κρίσιμου φορτίου λυγισμού στην περίπτωση ψηλών κολωνών. Η θεωρία του Euler ισχύει στην ελαστική περιοχή και μας δίνει εκτός από το κρίσιμο φορτίο λυγισμού και την μορφή λυγισμού της κατασκευής (ιδιομορφή) η οποία μπορεί να χαρακτηρισθεί ως μια «ποιοτική» ένδειξη. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις όπου μας ενδιαφέρει η ακριβής συμπεριφορά της κατασκευής μετά το λυγισμό (μεταλυγισμική συμπεριφορά). Σε αυτή την περίπτωση, λόγω των πλαστικών παραμορφώσεων, η μελέτη της μεταλυγισμικής συμπεριφοράς απαιτεί τη θεώρηση των μη γραμμικοτήτων. Η πιο πρόσφορη μεθοδολογία για τη μεταλυγισμική συμπεριφορά είναι η χρήση μη-γραμμικών πεπερασμένων στοιχείων.

Μη-γραμμικός λυγισμός Στην περιπτωση της μη-γραμμικής ανάλυσης με τη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων: Η μη γραμμικότητα του υλικού προσεγγίζεται με μία τμηματικά γραμμική συνάρτηση (συννήθως δι-γραμμική). Το πρόβλημα των μεγάλων παραμορφώσεων επιλύεται με διαδοχική επαναληπτική διαδικασία, σε κάθε βήμα τις οποίας οι παραμορφώσεις και η ασκούμενη φόρτιση ασκούνται σταδιακά. Για την επαναληπτική επίλυση υιοθετείται ένα κατάλληλο γνωστό σχήμα, π.χ. Newton-Raphson,Arc Length κ.α. Σαν αρχική παραμόρφωση (διέγερση) λαμβάνεται συνήθως η πρώτη ιδιομορφή (γραμμικού) λυγισμού.

Μη-γραμμικός λυγισμός Διγραμμική αναπαράσταση της καμπύλης τάσεων παραμορφώσεων Μη-γραμμικός λυγισμός

Βιβλιογραφία 1. Mohamed Shama: Buckling of Ship Structures, Springer, 013. C. M. Wang, C. Y. Wang, J. N. Reddy: Exact solutions for buckling of structural members, CRC Series in COMPUTATIONAL MECHANICS and APPLIED ANALYSIS, 005. 3. Timoshenko, S.: Strength of Materials Part II-Advanced Theory and Problems, D. Van Nostrand Inc., 1947. 4. Megson, T.H.G: Structural and Stress Analysis, Butterworth- Heinmann 1996

Τέλος Ενότητας