- Tytuł:
-
Numerical study of block tearing failure in steel angles connected by one leg
Analiza numeryczna rozerwania blokowego w kątownikach połączonych jednym ramieniem - Autorzy:
-
Bernatowska, Edyta
Ślęczka, Lucjan - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/1852659.pdf
- Data publikacji:
- 2021
- Wydawca:
- Polska Akademia Nauk. Czytelnia Czasopism PAN
- Tematy:
-
połączenie śrubowe
rozerwanie blokowe
analiza MES
model materiału Gursona-Tvergaarda-Needlemana
kątownik stalowy
bolted connection
block shear
FEM analysis
Gurson-Tvergaard-Needleman material model
steel angle - Opis:
-
Block tearing is a failure mode of steel connections based on rupture of material. In this paper, a numerical model is developed to capture fracture initiation and progression until failure in steel angles connected by one leg using single row of bolts. It was realized using Gurson-Tvergaard-Needleman porous material model, which can accurately trace the behaviour of steel at plastic and ultimate range. Obtained results are validated on laboratory test results in global and local terms. Stress distribution along the failure paths in the gross and net area subjected to shear and tension was investigated for different geometrical arrangements of connections. Observation of rupture mechanisms allowed to compare the design procedures given in Eurocode 3 with connections behaviour. Results of analysis indicate that both plastic stress distribution in gross shear area and ultimate stress distribution in net shear area can limit block tearing resistance, which is consistent with the newest code provisions.
Rozerwanie blokowe w połączeniach śrubowych następuje przez jednoczesne ścięcie przekroju netto wzdłuż kierunku obciążenia i rozerwanie przekroju netto w jego poprzek. Ocenia się, że jest ono miarodajne w wielu przypadkach przy wyznaczaniu nośności kątowników mocowanych jednym ramieniem przy użyciu śrub. Istnieje wiele badań doświadczalnych tego zjawiska, lecz liczba analiz numerycznych rozpatrujących tę formę zniszczenia nie jest duża. W niniejszej pracy zawarto opis modelu połączenia śrubowego, zbudowanego za pomocą MES, którego celem jest analiza rozerwania blokowego występującego w kątownikach. Model zawiera wszystkie elementy składowe połączenia, takie jak blacha węzłowa, kątownik, śruby z nakrętkami i podkładki. Uwzględnione jest zjawisko kontaktu, co pozwala właściwie odwzorować przekazywanie sił przez śruby podlegające dociskowi. Zastosowano sprężysto-plastyczny model materiału Gursona-Tvergaarda-Needlemana, który ujmuje proces niszczenia materiału. Taki model materiału pozwala na szacowanie obciążenia granicznego spowodowanego plastycznym jego pękaniem, z uwzględnieniem parametrów mikrostruktury oraz właściwości mechanicznych. Właściwości mechaniczne zastosowanej stali uzyskano z badań. Pozostałe parametry determinujące proces niszczenia zaczerpnięto z piśmiennictwa oraz procesu kalibracji modelu materiału. Własne badania doświadczalne połączeń kątowników mocowanych jedną, lub większą liczbą śrub (od 2 do 4), posłużyły także do walidacji zachowania całego połączenia. Walidacja została przeprowadzona na podstawie zarówno globalnego, jak i lokalnego zachowania połączenia. - Źródło:
-
Archives of Civil Engineering; 2021, 67, 1; 269-283
1230-2945 - Pojawia się w:
- Archives of Civil Engineering
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł