SteelConnection designVerificationsConnectionEN (Eurocode)

Tuổi thọ mỏi theo phương pháp ứng suất danh nghĩa

Bài viết này cũng có sẵn bằng

AI dịch từ tiếng Anh

Trong bài viết này, các ví dụ kiểm chứng được trình bày cho loại phân tích Mỏi trong IDEA StatiCa Connection. Phương pháp ứng suất danh nghĩa đã được sử dụng. Kết quả CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được so sánh với phương pháp giải tích và Phương pháp phần tử hữu hạn sử dụng các phần tử khối.

1. Tổng quan

1.1. Phương pháp ứng suất danh nghĩa

Tuổi thọ thiết kế được dự đoán bằng phương pháp ứng suất danh nghĩa, theo EN 1993-1-9: 2005, như sau:

\Delta \sigma_{E,2}=\sigma_{max}-\sigma_{min}

\Delta \sigma_R=\gamma_{F1} \sigma_{E,2}

N_R=N_c\sigma_c^m / \Delta \sigma_R^m

trong đó:

$\sigma_{max},\,\sigma_{min}$
$\Delta \sigma_{E,2}$
$\gamma_{F1}$
$\Delta \sigma_R$
$N_c$
$\sigma_c$
$m$

1.2. Ứng suất theo mô hình giải tích

Ứng suất tính toán từ tổ hợp tải trọng được xác định bằng:

\sigma_i=F_i/A

trong đó:

$F_i$
$A$

1.3. Mô hình số

0.4t \times 0.4t

2. Liên kết chữ thập với mối hàn góc ngang

2.1. Mô tả

Liên kết chữ thập hàn của ba bản thép được tạo bằng mối hàn góc với chiều cao cổ họng 6 mm. Kích thước bản thép là 50x16 mm, làm từ thép cấp S450; xem Hình 1. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 1: Liên kết chữ thập hàn

l=\textrm{chiều dày bản thép}+2\times \textrm{chiều cao cổ họng mối hàn}= 28\, \textrm{mm}

2.2. Mô hình giải tích

A=50\cdot 16=800\, \textrm{mm}^2

Bảng 1: Kết quả của giải pháp giải tích AM

$F_{max}$	$F_{min}$	$\sigma_{max}$	$\sigma_{min}$	$\Delta \sigma_{E,2}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[-]
85.3	8.53	106.7	10.7	96	110.4	7.61E+05
105.8	10.58	132.2	13.2	119	136.9	4E+05
127.1	12.71	158.9	15.9	143	164.5	2.3E+05
148.4	14.84	185.6	18.6	167	192.1	1.45E+05
169.8	17	212.2	21.2	191	219.7	9.66E+04

2.3. Mô hình số

4t=64 \, \textrm{mm} \ge \textrm{chiều rộng} = 50\, \textrm{mm}

Bảng 2. Kết quả của giải pháp số - Phương pháp phần tử hữu hạn

$F_{max}$	$F_{min}$	$\sigma_{max}$	$\sigma_{min}$	$\Delta \sigma_{E,2}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[-]
85.3	8.53	106.8	10.7	96.1	110.6	7.58E+05
105.8	10.58	132.6	13.3	119.3	137.2	3.96E+05
127.1	12.71	159.3	15.9	143.4	164.9	2.28E+05
148.4	14.84	185.5	18.6	166.9	192	1.45E+05
169.8	17	212.1	21.2	190.9	219.6	9.67E+04

Bảng 3. Kết quả của giải pháp số - CBFEM

$F_{max}$	$F_{min}$	$\sigma_{max}$	$\sigma_{min}$	$\Delta \sigma_{E,2}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[-]
85.3	8.53	108.7	10.9	97.8	112.5	7.2E+05
105.8	10.58	134.7	13.5	121.2	139.4	3.78E+05
127.1	12.71	161.9	16.2	145.7	167.6	2.18E+05
148.4	14.84	189.1	18.9	170.2	195.7	1.37E+05
169.8	17	216	21.6	194.4	223.6	9.16E+04

2.4. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và độ bền mỏi; xem Hình 2. Giá trị trung bình của sự khác biệt biên độ ứng suất là khoảng 2%.

Hình 2: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

2.5. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S450$
$Bản thép 50 \times 16 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng = 6 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 8.53\textrm{ kN}$
$F_{max}= 85.33\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 10.9\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 108.7\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 97.8\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 112.5\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 80\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=7.2\cdot 10^5$

Hình 3: Giá trị đặc trưng của biên độ ứng suất danh nghĩa

Mở trong Trình xem Tải xuống

3. Liên kết chữ thập của bản thép với hai bản thép ngang

3.1. Mô tả

Liên kết chữ thập hàn với hai bản thép ngang được tạo bằng mối hàn góc với chiều cao cổ họng 4 mm; xem Hình 4. Kích thước bản thép là 90x10 mm. Chúng được làm từ thép cấp S235. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 4: Liên kết chữ thập hàn với hai bản thép ngang

l=\textrm{chiều dày bản thép}+2\times \textrm{chiều cao cổ họng mối hàn}= 18\, \textrm{mm}

3.2. Mô hình giải tích và mô hình số

(9t = 90\textrm{ mm} \ge \textrm{chiều rộng}=90\textrm{ mm})

Bảng 4: Kết quả các giải pháp

		AM		FEM		CBFEM
$F_{max}$	$F_{min}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]
99	9	115	6.73E+05	115.5	6.64E+05	115.9	6.57E+05
108.9	9	127.7	4.92E+05	128	4.88E+05	128.7	4.81E+05
118.8	9	140.3	3.71E+05	140.7	3.68E+05	141.5	3.62E+05
128.7	9	153	2.86E+05	153.4	2.84E+05	154.2	2.79E+05
144	9	172.5	1.99E+05	173	1.98E+05	173.9	1.95E+05

3.3. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và độ bền mỏi, xem Bảng 4 và Hình 5. Sự khác biệt ứng suất tối đa và trung bình nhỏ hơn 1%.

Hình 5: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

3.4. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S235$
$Bản thép 90 \times 10 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng = 4 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 9\textrm{ kN}$
$F_{max}= 99\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 10.1\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 110.9\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 100.8\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 115.9\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 80\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=6.57\cdot 10^5$

Mở trong Trình xem Tải xuống

4. Liên kết chữ T hàn với bản thép dọc

4.1. Mô tả

Một bản thép dọc có kích thước 100 x 8 mm được hàn vào bản thép có kích thước 40 x 8 mm bằng mối hàn góc với chiều cao cổ họng 4 mm; xem Hình 6. Cả hai bản thép đều làm từ thép cấp S355. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 6: Liên kết chữ T hàn với bản thép dọc

L=100 \textrm{ mm}

4.2. Mô hình giải tích và mô hình số

Diện tích mặt cắt ngang của bản thép, cho tính toán giải tích này, là A = 320 mm 2 . Các mặt cắt mỏi được tạo bằng cách sử dụng mặt phẳng làm việc ở khoảng cách 40 mm từ chân mối hàn để tránh ảnh hưởng của ứng suất tập trung từ hình học mối hàn cục bộ. Kết quả của mô hình giải tích AM, mô hình khối Phương pháp phần tử hữu hạn và mô hình vỏ CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được trình bày trong Bảng 5.

Bảng 5: Kết quả các giải pháp

		AM		FEM		CBFEM
$F_{max}$	$F_{min}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]
34	3.4	110.0	3.76E+05	129.4	2.31E+05	110.2	3.74E+05
37.5	3.8	121.3	2.8E+05	142.6	1.72E+05	121.2	2.81E+05
41.7	4.2	134.7	2.05E+05	158.6	1.25E+05	135.0	2.03E+05
44.5	4.5	143.8	1.68E+05	169.1	1.03E+05	143.9	1.68E+05
49.8	5.0	161.0	1.2E+05	189.4	7.36E+04	161.2	1.19E+05

4.3. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và tuổi thọ thiết kế mỏi, xem Bảng 5 và Hình 7. Sự khác biệt ứng suất tối đa và trung bình so với mô hình giải tích là khoảng 1%. Sự khác biệt giữa Phương pháp phần tử hữu hạn và CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) cao hơn do sự khác biệt giữa mô hình khối và mô hình vỏ và cách tính đến độ lệch tâm.

Hình 7: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

4.4. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S355$
$Bản thép 40 \times 8 mm$
$Bản thép 100 \times 8 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng mối hàn = 4 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 3.4\textrm{ kN}$
$F_{max}= 34\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 10.6\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 106.4\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 95.8\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 110.2\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 63\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=3.74\cdot 10^5$

Mở trong Trình xem Tải xuống

5. Liên kết chữ T hàn với bản thép ngang

5.1. Mô tả

Liên kết chữ T hàn với bản thép có kích thước 50 x 12 mm và bản thép ngang có kích thước 50x10 mm được làm từ thép cấp S355 bằng mối hàn góc, chiều cao cổ họng 5 mm; xem Hình 8. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 8. Liên kết chữ T hàn với bản thép ngang

l=\textrm{chiều dày bản thép}+2\times \textrm{chiều cao cổ họng mối hàn}= 20\, \textrm{mm}

5.2. Mô hình giải tích và mô hình số

5t=60\textrm{ mm} > t=50\textrm{ mm}

Bảng 6: Kết quả các giải pháp

		AM		FEM		CBFEM
$F_{max}$	$F_{min}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]
94.1	9.4	162.3	2.39E+05	155.0	2.75E+05	162.8	2.37E+05
117.8	11.8	203.2	1.22E+05	194.0	1.4E+05	203.8	1.21E+05
140.7	14.1	242.8	7.16E+04	231.8	8.23E+04	243.3	7.11E+04
152.0	15.2	262.2	5.68E+04	250.3	6.53E+04	263.0	5.63E+04
160.0	16.0	276.0	4.87E+04	263.5	5.6E+04	276.9	4.82E+04

5.3. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và tuổi thọ mỏi, xem Hình 9 và Bảng 6. Sự khác biệt ứng suất tối đa và trung bình so với mô hình giải tích là khoảng 1%. Trong trường hợp này, độ lệch tâm không có ảnh hưởng lớn; sự khác biệt giữa Phương pháp phần tử hữu hạn và CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) là khoảng 5%.

Hình 9: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

5.4. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S355$
$Bản thép 50 \times 12 mm$
$Bản thép ngang 50 \times 10 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng = 5 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 9.4\textrm{ kN}$
$F_{max}= 94.1\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 15.7\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 157.3\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 141.6\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 162.8\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 80\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=2.37\cdot 10^5$

Mở trong Trình xem Tải xuống

Các ví dụ kiểm chứng được chuẩn bị bởi Kirill Golubiatnikov tại Đại học Kỹ thuật Séc tại Praha .

SteelConnection designVerificationsConnectionEN (Eurocode)

Tuổi thọ mỏi theo phương pháp ứng suất danh nghĩa

Bài viết này cũng có sẵn bằng

AI dịch từ tiếng Anh

1. Tổng quan

1.1. Phương pháp ứng suất danh nghĩa

Tuổi thọ thiết kế được dự đoán bằng phương pháp ứng suất danh nghĩa, theo EN 1993-1-9: 2005, như sau:

\Delta \sigma_{E,2}=\sigma_{max}-\sigma_{min}

\Delta \sigma_R=\gamma_{F1} \sigma_{E,2}

N_R=N_c\sigma_c^m / \Delta \sigma_R^m

trong đó:

$\sigma_{max},\,\sigma_{min}$
$\Delta \sigma_{E,2}$
$\gamma_{F1}$
$\Delta \sigma_R$
$N_c$
$\sigma_c$
$m$

1.2. Ứng suất theo mô hình giải tích

Ứng suất tính toán từ tổ hợp tải trọng được xác định bằng:

\sigma_i=F_i/A

trong đó:

$F_i$
$A$

1.3. Mô hình số

0.4t \times 0.4t

2. Liên kết chữ thập với mối hàn góc ngang

2.1. Mô tả

Liên kết chữ thập hàn của ba bản thép được tạo bằng mối hàn góc với chiều cao cổ họng 6 mm. Kích thước bản thép là 50x16 mm, làm từ thép cấp S450; xem Hình 1. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 1: Liên kết chữ thập hàn

l=\textrm{chiều dày bản thép}+2\times \textrm{chiều cao cổ họng mối hàn}= 28\, \textrm{mm}

2.2. Mô hình giải tích

A=50\cdot 16=800\, \textrm{mm}^2

Bảng 1: Kết quả của giải pháp giải tích AM

$F_{max}$	$F_{min}$	$\sigma_{max}$	$\sigma_{min}$	$\Delta \sigma_{E,2}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[-]
85.3	8.53	106.7	10.7	96	110.4	7.61E+05
105.8	10.58	132.2	13.2	119	136.9	4E+05
127.1	12.71	158.9	15.9	143	164.5	2.3E+05
148.4	14.84	185.6	18.6	167	192.1	1.45E+05
169.8	17	212.2	21.2	191	219.7	9.66E+04

2.3. Mô hình số

4t=64 \, \textrm{mm} \ge \textrm{chiều rộng} = 50\, \textrm{mm}

Bảng 2. Kết quả của giải pháp số - Phương pháp phần tử hữu hạn

$F_{max}$	$F_{min}$	$\sigma_{max}$	$\sigma_{min}$	$\Delta \sigma_{E,2}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[-]
85.3	8.53	106.8	10.7	96.1	110.6	7.58E+05
105.8	10.58	132.6	13.3	119.3	137.2	3.96E+05
127.1	12.71	159.3	15.9	143.4	164.9	2.28E+05
148.4	14.84	185.5	18.6	166.9	192	1.45E+05
169.8	17	212.1	21.2	190.9	219.6	9.67E+04

Bảng 3. Kết quả của giải pháp số - CBFEM

$F_{max}$	$F_{min}$	$\sigma_{max}$	$\sigma_{min}$	$\Delta \sigma_{E,2}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[MPa]	[-]
85.3	8.53	108.7	10.9	97.8	112.5	7.2E+05
105.8	10.58	134.7	13.5	121.2	139.4	3.78E+05
127.1	12.71	161.9	16.2	145.7	167.6	2.18E+05
148.4	14.84	189.1	18.9	170.2	195.7	1.37E+05
169.8	17	216	21.6	194.4	223.6	9.16E+04

2.4. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và độ bền mỏi; xem Hình 2. Giá trị trung bình của sự khác biệt biên độ ứng suất là khoảng 2%.

Hình 2: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

2.5. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S450$
$Bản thép 50 \times 16 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng = 6 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 8.53\textrm{ kN}$
$F_{max}= 85.33\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 10.9\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 108.7\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 97.8\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 112.5\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 80\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=7.2\cdot 10^5$

Hình 3: Giá trị đặc trưng của biên độ ứng suất danh nghĩa

Mở trong Trình xem Tải xuống

3. Liên kết chữ thập của bản thép với hai bản thép ngang

3.1. Mô tả

Liên kết chữ thập hàn với hai bản thép ngang được tạo bằng mối hàn góc với chiều cao cổ họng 4 mm; xem Hình 4. Kích thước bản thép là 90x10 mm. Chúng được làm từ thép cấp S235. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 4: Liên kết chữ thập hàn với hai bản thép ngang

l=\textrm{chiều dày bản thép}+2\times \textrm{chiều cao cổ họng mối hàn}= 18\, \textrm{mm}

3.2. Mô hình giải tích và mô hình số

(9t = 90\textrm{ mm} \ge \textrm{chiều rộng}=90\textrm{ mm})

Bảng 4: Kết quả các giải pháp

		AM		FEM		CBFEM
$F_{max}$	$F_{min}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]
99	9	115	6.73E+05	115.5	6.64E+05	115.9	6.57E+05
108.9	9	127.7	4.92E+05	128	4.88E+05	128.7	4.81E+05
118.8	9	140.3	3.71E+05	140.7	3.68E+05	141.5	3.62E+05
128.7	9	153	2.86E+05	153.4	2.84E+05	154.2	2.79E+05
144	9	172.5	1.99E+05	173	1.98E+05	173.9	1.95E+05

3.3. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và độ bền mỏi, xem Bảng 4 và Hình 5. Sự khác biệt ứng suất tối đa và trung bình nhỏ hơn 1%.

Hình 5: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

3.4. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S235$
$Bản thép 90 \times 10 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng = 4 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 9\textrm{ kN}$
$F_{max}= 99\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 10.1\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 110.9\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 100.8\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 115.9\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 80\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=6.57\cdot 10^5$

Mở trong Trình xem Tải xuống

4. Liên kết chữ T hàn với bản thép dọc

4.1. Mô tả

Một bản thép dọc có kích thước 100 x 8 mm được hàn vào bản thép có kích thước 40 x 8 mm bằng mối hàn góc với chiều cao cổ họng 4 mm; xem Hình 6. Cả hai bản thép đều làm từ thép cấp S355. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 6: Liên kết chữ T hàn với bản thép dọc

L=100 \textrm{ mm}

4.2. Mô hình giải tích và mô hình số

Diện tích mặt cắt ngang của bản thép, cho tính toán giải tích này, là A = 320 mm 2 . Các mặt cắt mỏi được tạo bằng cách sử dụng mặt phẳng làm việc ở khoảng cách 40 mm từ chân mối hàn để tránh ảnh hưởng của ứng suất tập trung từ hình học mối hàn cục bộ. Kết quả của mô hình giải tích AM, mô hình khối Phương pháp phần tử hữu hạn và mô hình vỏ CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được trình bày trong Bảng 5.

Bảng 5: Kết quả các giải pháp

		AM		FEM		CBFEM
$F_{max}$	$F_{min}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]
34	3.4	110.0	3.76E+05	129.4	2.31E+05	110.2	3.74E+05
37.5	3.8	121.3	2.8E+05	142.6	1.72E+05	121.2	2.81E+05
41.7	4.2	134.7	2.05E+05	158.6	1.25E+05	135.0	2.03E+05
44.5	4.5	143.8	1.68E+05	169.1	1.03E+05	143.9	1.68E+05
49.8	5.0	161.0	1.2E+05	189.4	7.36E+04	161.2	1.19E+05

4.3. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và tuổi thọ thiết kế mỏi, xem Bảng 5 và Hình 7. Sự khác biệt ứng suất tối đa và trung bình so với mô hình giải tích là khoảng 1%. Sự khác biệt giữa Phương pháp phần tử hữu hạn và CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) cao hơn do sự khác biệt giữa mô hình khối và mô hình vỏ và cách tính đến độ lệch tâm.

Hình 7: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

4.4. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S355$
$Bản thép 40 \times 8 mm$
$Bản thép 100 \times 8 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng mối hàn = 4 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 3.4\textrm{ kN}$
$F_{max}= 34\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 10.6\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 106.4\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 95.8\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 110.2\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 63\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=3.74\cdot 10^5$

Mở trong Trình xem Tải xuống

5. Liên kết chữ T hàn với bản thép ngang

5.1. Mô tả

Liên kết chữ T hàn với bản thép có kích thước 50 x 12 mm và bản thép ngang có kích thước 50x10 mm được làm từ thép cấp S355 bằng mối hàn góc, chiều cao cổ họng 5 mm; xem Hình 8. Liên kết chịu lực kéo.

Hình 8. Liên kết chữ T hàn với bản thép ngang

l=\textrm{chiều dày bản thép}+2\times \textrm{chiều cao cổ họng mối hàn}= 20\, \textrm{mm}

5.2. Mô hình giải tích và mô hình số

5t=60\textrm{ mm} > t=50\textrm{ mm}

Bảng 6: Kết quả các giải pháp

		AM		FEM		CBFEM
$F_{max}$	$F_{min}$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$	$\Delta \sigma_R$	$N_R$
[kN]	[kN]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]	[MPa]	[-]
94.1	9.4	162.3	2.39E+05	155.0	2.75E+05	162.8	2.37E+05
117.8	11.8	203.2	1.22E+05	194.0	1.4E+05	203.8	1.21E+05
140.7	14.1	242.8	7.16E+04	231.8	8.23E+04	243.3	7.11E+04
152.0	15.2	262.2	5.68E+04	250.3	6.53E+04	263.0	5.63E+04
160.0	16.0	276.0	4.87E+04	263.5	5.6E+04	276.9	4.82E+04

5.3. Kiểm chứng

Tính toán số CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được kiểm chứng trên các mô hình giải tích và mô hình số Phương pháp phần tử hữu hạn theo biên độ ứng suất và tuổi thọ mỏi, xem Hình 9 và Bảng 6. Sự khác biệt ứng suất tối đa và trung bình so với mô hình giải tích là khoảng 1%. Trong trường hợp này, độ lệch tâm không có ảnh hưởng lớn; sự khác biệt giữa Phương pháp phần tử hữu hạn và CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) là khoảng 5%.

Hình 9: So sánh các giá trị tuổi thọ thiết kế N R

5.4. Ví dụ chuẩn

Dữ liệu đầu vào

Bản thép:

$Thép S355$
$Bản thép 50 \times 12 mm$
$Bản thép ngang 50 \times 10 mm$

Mối hàn:

$Chiều cao cổ họng = 5 mm$

Hiệu ứng tải trọng:

$F_{min}= 9.4\textrm{ kN}$
$F_{max}= 94.1\textrm{ kN}$

Kết quả đầu ra

$\sigma_{min}= 15.7\textrm{ MPa}$
$\sigma_{max}= 157.3\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{E,2}= 141.6\textrm{ MPa}$
$\Delta \sigma_{R}= 162.8\textrm{ MPa}$
$\sigma_c= 80\textrm{ MPa}$
$m=3$
$N_R=2.37\cdot 10^5$

Mở trong Trình xem Tải xuống

Các ví dụ kiểm chứng được chuẩn bị bởi Kirill Golubiatnikov tại Đại học Kỹ thuật Séc tại Praha .