- Tytuł:
-
Closed-form solutions for torsion analysis of structural beams considering web-flange junctions fillets
Rozwiązania w postaci zamkniętej problemu skręcania belek konstrukcyjnych z uwzględnieniem promieni przejściowych pomiędzy łączonymi segmentami - Autorzy:
-
Shahpari, S-Z.
Hematiyan, M. R. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/282035.pdf
- Data publikacji:
- 2013
- Wydawca:
- Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej
- Tematy:
-
torsion
shearing stress
torsional rigidity
fillet - Opis:
-
In this paper, an effective semi-analytical method is presented for torsion analysis of structural beams with various kinds of junctions such as T, I, H, E and + beams. A fairly Simple but precise formulation based on analytical and accurate numerical solutions is presented for evaluating the shearing stress at critical points and computing the torsional rigidity of a member under torsion. The problem is formulated based on Prandtl’s stress function. The cross-section is decomposed into several segments, including straight, curved, end, and junction segments. The torsion problem is solved in each segment separately. Standard junction segments are analyzed using the finite element method with a fine mesh. Other segments are analyzed by analytical methods. Closed-form expressions in terms of geometrical parameters are found for the shearing stresses at critical points of each segment. The torsional rigidity of the cross section is also expressed by a closed-form expression. The presented formulations can be used for analysis of a wide range of thin- to moderately thick-walled complicated sections.
W pracy przedstawiono efektywne, półanalityczne rozwiązanie problemu skręcania belek konstrukcyjnych o rożnych przekrojach, takich jak T, I, H, E oraz +. Całkiem proste, a jednocześnie dokładne sformułowanie zagadnienia oparte na rozwiązaniach analitycznych i numerycznych zaprezentowano dla przypadku obliczania naprężeń ścinających w krytycznych punktach przekroju oraz wyznaczania sztywności torsyjnej elementu poddanego obciążeniu skręcającemu. Rozwiązanie zadania oparto na funkcji naprężeń Prandtla. Przekrój poprzeczny belek zdekomponowano na kilka segmentów, włączając w to elementy prostoliniowe i zakrzywione, końcowe oraz łączące. Problem skręcania rozwiązano dla każdego segmentu oddzielnie. Typowe elementy łączące przeanalizowano za pomocą metody elementów skończonych z zastosowaniem drobnej siatki. Pozostałe segmenty obliczono analitycznie. Rozwiązanie w postaci zamkniętej względem parametrów geometrycznych wyznaczono pod kątem naprężeń ścinających w krytycznych punktach każdego segmentu. Sztywność skrętną całego przekroju wyrażono również formułą w postaci zamkniętej. Zaprezentowane rozwiązania mogą być stosowane w analizie skręcania szerokiego typoszeregu od cienko- po umiarkowanie grubościennych belek konstrukcyjnych o skomplikowanym kształcie przekroju poprzecznego. - Źródło:
-
Journal of Theoretical and Applied Mechanics; 2013, 51, 2; 393-407
1429-2955 - Pojawia się w:
- Journal of Theoretical and Applied Mechanics
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł