اثر اندرکنش بارهای محوری، برشی و خمشی بر کمانش ورق‌های فولادی ساده و سوراخ‌کاری شده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

امروزه استفاده از ورق‌ها در بسیاری از سازه‌های ساحلی و فراساحلی جایگاه مطلوبی پیدا نموده و به دلیل مزایای عملکردی و اقتصادی که این اعضا نسبت به سایر مقاطع فولادی دارا می‌باشد، از اقبال زیادی برخوردار شده‌اند. بنابراین نیاز به شناخت عملکرد ورق‌ها برای بهبود و ارتقاء عملکرد سازه‌ها احساس می‌شود. در این مطالعه، هدف بررسی اثر اندرکنش ترکیب بارهای خمشی، محوری و برشی در ورق‌های طویل فولادی روی بار کمانش و شکل آن و اثرپذیری آنها از آسیب‌های فیزیکی می‌باشد. در پژوهش حاضر به کمک روش اجزاء محدود به بررسی ورق فولادی طویل پرداخته‌شده و اثر اندرکنش بارها در دو شرط مرزی مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته است. در ادامه ورق فولادی سوراخ‌کاری شده با آرایش ثابت و با قطرهای مختلف مورد بررسی قرار می‌گیرد. ارزیابی‌ها بر اساس اندرکنش هر یک از سه بار برشی، خمشی و محوری صورت گرفته که هدف از این ارزیابی یافتن نقاط ضعف و قوت ورق‌ها تحت ترکیبی از بارهای سه گانه است. در این بررسی مشخص شد که حساسیت ورق فولادی به سوراخ‌کاری در بار محوری بیشتر از دو بارگذاری دیگر است و کمترین تأثیر از سوراخ‌کاری را بار خمشی از خود نشان می‌دهد. همچنین مشخص شد که سوراخ‌کاری با نسبت قطر به عرض ورق برابر %6 ظرفیت باربری ورق تحت ترکیب بارهای مختلف را کمتر از % 3 کاهش می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Interaction of axial, shear and bending loads in buckling behavior of pierced and nonpierced long steel plates

نویسندگان [English]

  • Amin Yazdi 1
  • Mohammad Alembagheri 2
1 Amirkabir University of Technology
چکیده [English]

Nowadays, there is a spread use of plates for various purposes because of their good performance and economic advantages. Hence, it seems that it is necessary to investigation the plate behavior. In this study buckling behavior of long plates under the combination of bending, shear and axial loads are studied using the finite element method. The effect of boundary conditions of the long plate under the combination of loads is considered. The effects of adding holes to the long plates are also considered. The holes have various radii with a unique array. The behavior of load intersection in non-pierced and pierced plates is compared. The loading consists of bending, axial and shear which all of them are in-plane and are applied to the plates’ edges. For this purpose, more than 1000 models were created. For the investigation, two of the loads are applied to the plate and the load bearing capacity of the third load is calculated. Results showed that long plates under axial load have less sensitivity to holes in comparison with the shear and the bending loads. The holes with diameters equal to or less than 0.06 of plate’s width can hardly influence the buckling behavior.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Steel Plate
  • Local and Overall Buckling
  • Shear Buckling
  • Load Interaction
  • Pierced Steel Plate

مراجع

[1]  Kamranfard M, Naderi A, Saeid A. Effect of in plane loads on vibration of circular perforated plates. 2nd International Conference for Mechanical Engineering, 1396
[2]  Salimi A, Gholampoor S, Hosseinin S, Yadollahi Y. Assessment of holes in steel middle plate of combined shear wall systems. 3rd Annual Conference for Architectural and Housing Research, 1396.
[3]  C. Graciano and A. Ayestarán, “Steel plate girder webs under combined patch loading, bending and shear,” Journal of Constructional Steel Research, vol. 80, pp. 202-212, 2013/01/01/2013 .
[4]  M. Kadkhodayan and M. Maarefdoust, “Elastic/plastic buckling of isotropic thin plates subjected to uniform and linearly varying in-plane loading using incremental and deformation theories,” Aerospace Science and Technology, vol. 32, pp. 66-83, 2014/01/01/ 2014.
[5]  K. Asemi, M. Shariyat, M. Salehi, and H. Ashrafi, “A full compatible three-dimensional elasticity element for buckling analysis of FGM rectangular plates subjected to various combinations of biaxial normal and shear loads,” Finite Elements in Analysis and Design, vol. 74, pp. 9-21, 2013/10/15/ 2013.
[6]  D. Ritchie and J. Rhodes, “Buckling and post-buckling behaviour of plates with holes,” The Aeronautical Quarterly, vol. 26, pp. 281-296, 1975.
[7]  A. L. Schlack, “Experimental critical loads for perforated square plates,” experimental mechanics, vol. 8, pp. 69-74, 1968.
[8]  M. P. Nemeth, “Buckling of long compression-loaded anisotropic plates restrained against inplane lateral and shear deformations,” Thin-walled structures, vol.42, pp. 639-685, 2004.
[9]  Lorenzini, G., Helbig, D., Da Silva, C. C. C., Real, M.D. V., Dos Santos, E. D., Isoldi, L. A., & Rocha, L. A. O. (2016). Numerical evaluation of the effect of type and shape of perforations on the buckling of thin steel plates by means of the constructal design method. International Journal of Heat and Technology, 34(1), 9-20.
[10] Scheperboer, I. C., Efthymiou, E., & Maljaars, J. (2016). Local buckling of aluminium and steel plates with multiple holes. Thin-Walled Structures, 99, 132141.
[11]  Komur, M. A., & Sonmez, M. (2015). Elastic buckling behavior of rectangular plates with holes subjected to partial edge loading. Journal of Constructional Steel Research, 112, 54-60.
[12]  Schueler, D., Toso-Pentecôte, N., & Voggenreiter, H. (2016). Effects of static preloads on the high velocity impact response of composite plates. Composite Structures, 153, 549-556.
 
نشریه مهندسی عمران امیرکبیر
دوره 51، شماره 6
بهمن و اسفند 1398
صفحه 1297-1312

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار