การตรวจสอบและยืนยัน: มุมเหล็กสมมาตรรับแรงอัด

การเปรียบเทียบผลลัพธ์ LBA และ GMNIA ใน IDEA Member กับข้อมูลการทดลองและการแก้ปัญหาเชิงตัวเลข

1. วัตถุประสงค์

วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือการตรวจสอบโมดูล LBA (การวิเคราะห์การโก่งเดาะแบบเชิงเส้น) และการยืนยันโมดูล GMNIA (การวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิตและวัสดุพร้อมความไม่สมบูรณ์) ของแอปพลิเคชัน IDEA Member โดยแรงวิกฤตที่ได้จาก IDEA Member จะถูกเปรียบเทียบกับการแก้ปัญหาเชิงตัวเลขจาก [1] และความต้านทานที่ได้จะถูกเปรียบเทียบกับทั้งข้อมูลการทดลองและการแก้ปัญหาเชิงตัวเลขจาก [1]

2. คำอธิบายแบบจำลอง

มีการวิเคราะห์กรณีทั้งหมด 9 กรณี โดยนำมาจากการศึกษา [1] และคงการกำหนดชื่อของชิ้นทดสอบแต่ละชิ้นไว้ตามเดิม ได้แก่ (A1–A3), (A4–A6) และ (E1–E3) โดยพิจารณาขนาดหน้าตัดจริงและคุณสมบัติวัสดุจริงของชิ้นทดสอบ มีการตรวจสอบเงื่อนไขขอบเขตสองชุดที่แตกต่างกัน (BC1 – แข็ง, BC2 – บานพับในทิศทางเดียว) รวมถึงมีความแปรผันในความชะลูดสัมพัทธ์ของเสาด้วย

รูปที่ 1: เงื่อนไขขอบเขต (จากซ้ายไปขวา) แบบแข็ง (A1–A3); บานพับในทิศทางเดียว (A4–A6); แบบแข็ง (E1–E3)

3. ผลลัพธ์

ข้อมูลนำเข้าและผลลัพธ์ของการคำนวณสรุปไว้ในตารางที่ 1 โดยนำเสนอขนาดหน้าตัด คุณสมบัติวัสดุ รวมถึงค่าความไม่สมบูรณ์เริ่มต้น e₀ ที่กำหนดเป็น L/300 ค่านี้อ้างอิงจาก [2] ซึ่งแสดงให้เห็นว่าสามารถอธิบายพฤติกรรมของมุมเหล็กรับแรงอัดได้ดีที่สุด

แรงวิกฤตจาก IDEA Member (ดัชนี M) ถูกเปรียบเทียบกับการแก้ปัญหาเชิงตัวเลข [1] (ดัชนี FEM) และความต้านทานสูงสุดจาก IDEA Member (ดัชนี M) ถูกเปรียบเทียบกับการแก้ปัญหาเชิงตัวเลข [1] (ดัชนี FEM) รวมถึงข้อมูลการทดลอง (NR) ด้วย

ตารางที่ 1: ขนาดหน้าตัด คุณสมบัติวัสดุ และผลลัพธ์

3.1. การวิเคราะห์การโก่งเดาะเชิงเส้น

ผลลัพธ์การตรวจสอบ LBA เป็นที่น่าพอใจ โดยแรงวิกฤตจากซอฟต์แวร์ทั้งสองมีความใกล้เคียงกันมากในทุกกรณียกเว้นกรณี (A4) ซึ่งมีความแตกต่างของผลลัพธ์ 13% ในกรณีอื่นๆ ทั้งหมด ความแตกต่างอยู่ต่ำกว่า 5%

แผนภูมิที่ 1: ค่าแรงวิกฤตของชิ้นทดสอบที่ตรวจสอบ

แผนภูมิที่ 2: การเปรียบเทียบแรงวิกฤต – FEM กับ CBFEM

รูปที่ 2: รูปแบบโหมดการโก่งเดาะแรกจาก LBA (ชิ้นทดสอบ A6)

3.2. การวิเคราะห์แบบไม่เชิงเส้นทางเรขาคณิตและวัสดุพร้อมความไม่สมบูรณ์

ผลลัพธ์การยืนยัน GMNIA แสดงให้เห็นความสอดคล้องที่ดีกับข้อมูลการทดลอง

นอกจากนี้ยังมีความสอดคล้องที่ดีในการตรวจสอบผลลัพธ์ของ CBFEM กับ FEM โดยมีความเบี่ยงเบนสูงสุดต่ำกว่า 5%

แผนภูมิที่ 3: ค่าความต้านทานสูงสุด

แผนภูมิที่ 4: การเปรียบเทียบความต้านทานสูงสุด – FEM กับ CBFEM

รูปที่ 3: ผลลัพธ์ GMNIA – ความเครียดพลาสติกที่ความต้านทานสูงสุด (ชิ้นทดสอบ A6)

4. เอกสารอ้างอิง

[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.