So sánh kết quả LBA và GMNIA trong IDEA Member với dữ liệu thực nghiệm và giải pháp số
1. Mục tiêu
Mục tiêu của bài viết này là xác minh mô-đun LBA (phân tích phân nhánh tuyến tính) và kiểm định mô-đun GMNIA (phân tích phi tuyến hình học và vật liệu có xét đến khuyết tật) của ứng dụng IDEA Member. Tải trọng tới hạn thu được từ IDEA Member được so sánh với giải pháp số từ [1], và khả năng chịu lực thu được được so sánh với cả dữ liệu thực nghiệm và giải pháp số từ [1].
2. Mô tả mô hình
Tổng cộng 9 trường hợp riêng lẻ đã được phân tích. Các trường hợp này được lấy từ nghiên cứu [1], ký hiệu của từng mẫu thử được giữ nguyên (A1–A3), (A4–A6) và (E1–E3). Kích thước mặt cắt ngang thực tế cũng như các đặc trưng vật liệu thực tế của chúng đều được xem xét. Hai bộ điều kiện biên khác nhau được khảo sát (BC1 – ngàm cứng, BC2 – khớp một trục), đồng thời có sự thay đổi về độ mảnh tương đối của cột.
Hình 1: Điều kiện biên (từ trái sang phải) ngàm cứng (A1–A3); khớp một trục (A4–A6); ngàm cứng (E1–E3)
3. Kết quả
Các dữ liệu đầu vào và kết quả tính toán được tổng hợp trong Bảng 1. Kích thước mặt cắt ngang và đặc trưng vật liệu được trình bày, cùng với giá trị khuyết tật ban đầu e0 được giả định là L/300. Giá trị này dựa trên [2], trong đó cho thấy giá trị này mô tả tốt nhất ứng xử của các góc thép chịu nén.
Tải trọng tới hạn từ IDEA Member (chỉ số M) được so sánh với giải pháp số [1] (chỉ số FEM). Khả năng chịu lực cực hạn từ IDEA Member (chỉ số M) được so sánh với giải pháp số [1] (chỉ số FEM) và với dữ liệu thực nghiệm (NR).
Bảng 1: Kích thước mặt cắt ngang, đặc trưng vật liệu và kết quả
3.1. Phân tích oằn tuyến tính
Kết quả xác minh LBA là thỏa đáng, tải trọng tới hạn từ cả hai phần mềm rất tương đồng trong hầu hết các trường hợp, ngoại trừ một trường hợp (A4), trong đó sự chênh lệch kết quả là 13%. Trong tất cả các trường hợp còn lại, sự chênh lệch dưới 5%.
Biểu đồ 1: Giá trị tải trọng tới hạn của các mẫu thử được khảo sát
Biểu đồ 2: So sánh tải trọng tới hạn – FEM so với CBFEM
Hình 2: Dạng oằn thứ nhất từ LBA (mẫu thử A6)
3.2. Phân tích phi tuyến hình học và vật liệu có xét đến khuyết tật
Kết quả kiểm định GMNIA cho thấy sự phù hợp tốt với dữ liệu thực nghiệm.
Cũng có sự phù hợp tốt khi xác minh kết quả CBFEM so với FEM, với độ lệch lớn nhất dưới 5%.
Biểu đồ 3: Giá trị khả năng chịu lực cực hạn
Biểu đồ 4: So sánh khả năng chịu lực cực hạn – FEM so với CBFEM
Hình 3: Kết quả GMNIA – biến dạng dẻo tại khả năng chịu lực cực hạn (mẫu thử A6)
4. Tài liệu và tham khảo
[1] Kettler, M., Lichtl, G., Unterweger, H. Experimental tests on bolted steel angles in compression with varying end supports. Journal of Constructional Steel Research. 155 (2019). 301-315.
[2] Kettler, M., Taras, A., Unterweger, H. Member capacity of bolted steel angles in compression: Influence of realistic end supports. Journal of Constructional Steel Research. 130 (2017). 22–35.