IDEA Member'daki LBA ve GMNIA sonuçlarının deneysel veriler ve sayısal çözümle karşılaştırılması
1. Amaç
Bu makalenin amacı, IDEA Member uygulamasının LBA (doğrusal burkulma analizi) modülünün doğrulanması ve GMNIA (geometrik ve malzeme bakımından doğrusal olmayan, kusurlu analiz) modülünün geçerlenmesidir. IDEA Member'dan elde edilen kritik yükler [1] numaralı kaynaktaki sayısal çözümle, elde edilen dayanımlar ise hem deneysel verilerle hem de [1] numaralı kaynaktaki sayısal çözümle karşılaştırılmaktadır.
2. Model tanımı
Toplamda 9 ayrı durum analiz edilmiştir. Bu durumlar [1] numaralı çalışmadan alınmış olup bireysel numunelerin tanımlamaları (A1–A3), (A4–A6) ve (E1–E3) şeklinde korunmuştur. Gerçek kesit boyutları ve gerçek malzeme özellikleri dikkate alınmıştır. İki farklı sınır koşulu seti incelenmiştir (BC1 – rijit, BC2 – tek eksenli mafsallı); ayrıca kolonun göreli narinliğinde de farklılık bulunmaktadır.
Şekil 1: Sınır koşulları (soldan sağa) rijit (A1–A3); tek eksenli mafsallı (A4–A6); rijit (E1–E3)
3. Sonuçlar
Hesabın girdileri ve sonuçları Tablo 1'de özetlenmiştir. Kesit boyutları ve malzeme özellikleri ile birlikte L/300 olarak alınan başlangıç kusuru e0 değeri sunulmaktadır. Bu değer, köşebentlerin basınç altındaki davranışını en iyi şekilde tanımladığı gösterilen [2] numaralı kaynağa dayanmaktadır.
IDEA Member'dan elde edilen kritik yük (M indisi), [1] numaralı kaynaktaki sayısal çözümle (FEM indisi) karşılaştırılmaktadır. IDEA Member'dan elde edilen nihai dayanım (M indisi), [1] numaralı kaynaktaki sayısal çözümle (FEM indisi) ve deneysel verilerle (NR) karşılaştırılmaktadır.
Tablo 1: Kesit boyutları, malzeme özellikleri ve sonuçlar
3.1. Doğrusal Burkulma Analizi
LBA doğrulama sonuçları tatmin edicidir; her iki yazılım çözümünden elde edilen kritik yükler, sonuçlar arasındaki farkın %13 olduğu tek durum (A4) dışında tüm durumlarda birbirine çok yakındır. Diğer tüm durumlarda fark %5'in altındadır.
Grafik 1: İncelenen numuneler için kritik yük değerleri
Grafik 2: Kritik yük karşılaştırması – FEM ile CBFEM
Şekil 2: LBA'dan elde edilen birinci burkulma modu şekli (A6 numunesi)
3.2. Geometrik ve Malzeme Bakımından Doğrusal Olmayan, Kusurlu Analiz
GMNIA geçerleme sonuçları, deneysel verilerle iyi bir uyum göstermektedir.
CBFEM sonuçlarının FEM ile doğrulanmasında da en büyük sapmanın %5'in altında olduğu iyi bir uyum gözlemlenmektedir.
Grafik 3: Nihai dayanım değerleri
Grafik 4: Nihai dayanım karşılaştırması – FEM ile CBFEM
Şekil 3: GMNIA sonuçları – nihai dayanımdaki plastik şekil değiştirme (A6 numunesi)
4. Kaynaklar ve Referanslar
[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.