Tại sao giới hạn biến dạng dẻo 5% được sử dụng trong biểu đồ vật liệu theo EN?

Các phương pháp phổ biến

Mọi kỹ sư kết cấu đều quen với việc sử dụng giới hạn chảy làm giá trị giới hạn cho việc kiểm tra tiêu chuẩn, vì về cơ bản mọi tiêu chuẩn và quy phạm thiết kế đều dựa trên phương pháp này. 

Tuy nhiên, điều này áp dụng cho ứng xử đàn hồi thuần túy của vật liệu. Điều này có thể dẫn đến thiết kế thiên về an toàn và đôi khi thiết kế quá mức không cần thiết cho kết cấu, dẫn đến tiêu thụ nhiều vật liệu hơn.

Tuy nhiên, ứng xử thực tế của thép khác với điều đó, và hoàn toàn có thể giả định ứng xử dẻo của vật liệu sau khi giới hạn chảy bị vượt qua.

IDEA StatiCa và phương pháp CBFEM

CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) là sự kết hợp giữa Phương pháp Cấu kiện và phân tích Phần tử Hữu hạn. 

Việc kiểm tra tiêu chuẩn một nút liên kết theo phương pháp cấu kiện tiêu chuẩn và theo CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được sử dụng trong IDEA StatiCa Connection dựa trên việc kiểm tra tiêu chuẩn tất cả các bộ phận của nút liên kết – các cấu kiện. Các cấu kiện có thể là bu lông, neo, mối hàn, bản thép, và bê tông tại móng. 

CBFEM phân tách toàn bộ nút liên kết thành các cấu kiện riêng biệt như đã đề cập ở trên. Sau đó, mô hình phân tích được phần mềm tự động tạo ra từ từng cấu kiện.

Tất cả các bản thép, như cánh hoặc bụng của tiết diện, sườn tăng cứng, rib, gia cường, v.v., được mô hình hóa bằng các phần tử hữu hạn. Phương pháp phần tử hữu hạn được chấp nhận rộng rãi trong kỹ thuật kết cấu và mang lại kết quả rất tốt và đáng tin cậy.

Các bản thép được mô hình hóa với vật liệu đàn hồi - dẻo với độ dốc vùng chảy danh nghĩa theo EN 1993-1-5, Par. C.6, (2), tan-1 (E/1000). 

Ứng xử vật liệu dựa trên tiêu chí chảy von Mises. Vật liệu được giả định là đàn hồi trước khi đạt đến giới hạn chảy thiết kế fyd.

Tiêu chí trạng thái giới hạn cực hạn cho các vùng không nhạy cảm với oằn là đạt đến giá trị giới hạn của biến dạng chính màng. Giá trị 5% được khuyến nghị (ví dụ: EN 1993-1-5, App. C, Par. C.8, Note 1).

Để tìm hiểu thêm về phương pháp này, hãy đọc bài viết CBFEM - cách thức hoạt động, tuân thủ tiêu chuẩn, xác nhận và kiểm chứng.

Đọc thông tin cơ bản về lý thuyết trong Cơ sở lý thuyết của chúng tôi.

Xác nhận và kiểm chứng

Phương pháp CBFEM, với tất cả các giả định và phương pháp tiếp cận của nó, chẳng hạn như giới hạn biến dạng dẻo 5%, đã được xác nhận và kiểm chứng đúng đắn. Xác nhận và kiểm chứng có nghĩa là gì? Quá trình xác nhận và kiểm chứng khẳng định rằng kết quả của phần mềm là chính xác. 

Dựa trên các kết quả, có thể khẳng định rằng đây là một phương pháp hoàn toàn đáng tin cậy, đã được chứng minh, và an toàn.

Trong Trung tâm Hỗ trợ của chúng tôi, bạn có thể tìm thấy nhiều nghiên cứu kiểm chứng cũng như so sánh với các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm. Tìm chúng bằng liên kết bên dưới.

Các nghiên cứu kiểm chứng

Các ví dụ kiểm chứng và xác nhận quan trọng nhất đã được xuất bản trong cuốn sách "Thiết kế liên kết thép bằng phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện."

Kết luận

Dựa trên việc xác nhận kết quả với các mô hình khối 3D trong các phần mềm khoa học khác, các thí nghiệm thực tế, và không kém phần quan trọng, tuân theo các khuyến nghị của Eurocode, biến dạng dẻo 5% đã được đặt làm giá trị giới hạn kiểm tra tiêu chuẩn.

Giá trị này đủ để đạt được ứng xử thực tế của kết cấu, đạt được thiết kế kinh tế, và duy trì ở phía an toàn của thiết kế.