6. ỔN ĐỊNH UỐN CỦA CỘT THÉP THANH THÀNH MỎNG Ở ĐIỀU KIỆN NHIỆT ĐỘ CAO
6.3 PP PTHH và so sánh kết quả lý thuyết ổn định uốn tiết diện C
6.3.2 Phân tích uốn dọc
PP PTHH dự báo lực tới hạn tương ứng với mode uốn dọc tổng thể riêng mô hình bao gồm ổn định tổng thể và cục bộ không có mất ổn định tổng thể nhỏ, cấu kiện trên quá lý tưởng và cần phân tích, biến dạng được giới hạn dọc trục của cột ngắn chịu nén và lực tới hạn được gia tăng thêm. Nói cách khác, nếu không có bất kỳ mất ổn định cục bộ nhỏ trong mô hình, thì sự tập trung ứng suất cao có thể xảy ra ở nhiều điểm dọc cấu kiện và tiết diện ngang bởi vì mất ổn định tổng thể có khuynh hướng theo hướng bị uốn của cấu kiện nhưng tiết diện ngang lý tưởng ngăn cản sự phát triển theo cách như vậy.
Giá trị thực tế của mất ổn định tổng thể và cục bộ được xem xét ở tiết diện C 100x40x15 với chiều dày t=1.0 mm ở nhiệt độ không đổi 200C, 3000C và 6000C vì đặc trưng vật liệu cho trực tiếp ban đầu quá trình phân tích nên không có ảnh hưởng của độ giãn nhiệt hay biến dạng.
Dự báo giá trị uốn dọc:
Giá trị dự báo bao gồm cả hai mode ổn định uốn dọc cục bộ và mode ổn định uốn Euler theo truùc chớnh (y).
ABAQUS/STANDAR (1998) cho hai cách khác nhau để dự báo giá trị uốn dọc. Phần lớn sử dụng phương pháp chỉ có một số lượng nhỏ (< 20) giá trị cần xét.
Phương pháp khác là phương pháp Lanczos nhanh và hiệu quả hơn khi một số lượng lớn giá trị được xét đến. Cho từng trường hợp nói chung là tìm được một số lượng lớn giá trị, đặc biệt là giá trị mode uốn dọc cục bộ trong phân tích. Vì vậy, tổng cộng trên 200 mode trong khoảng 17 …… 120 kN được xét trong cả hai phương pháp dự báo mode uốn dọc cục bộ ở thân (đối với tính toán lý thuyết giá trị 24.71 kN và 22.36 kN, phụ thuộc vào kσ như đã trình bày ở chương 5) và mode uốn dọc Euler
theo trục chính (đối với tính toán lý thuyết giá trị là 112.1 kN). Phương pháp Lanczos chứng minh là phương pháp hợp lý cho trường hợp riêng biệt này.
Đối với uốn dọc cục bộ, các mode uốn dọc đối xứng cơ bản được phân tích đối với mất ổn định uốn dọc cục bộ ở thân, lực uốn dọc tương ứng phù hợp với giá trị tính toán sử dụng hệ số uốn dọc kσ =6.2 ( chương 5). Hình dạng uốn dọc (mode 21) được trình bày trong hình 6.2. Hình dạng mode uốn dọc trên là đối xứng là bao gồm 45 nửa bước sóng-uốn dọc dọc theo chiều dài của thân.
Hình 6.2 Mode uốn dọc cục bộ mode 21 đối với sự không hoàn hảo cục bộ trong phân tích dự báo uốn dọc (Kaitila(2002)).
Bởi vì giá trị lực từ phân tích dự báo về uốn dọc rất gần với giá trị của mode cục bộ khác, nên có sự kết hợp hai mode cục bộ kế nhau với hầu hết giá trị lực uốn dọc như nhau, chúng được phóng xuống để có chuyển vị lớn nhất của h/400 hay h/200, với h là chiều cao thân, được trình bày ở phần 6.3.3. Hình dạng uốn dọc (mode 20) tương ứng với mode khác cho trong hình 6.3. Mode 20 có nửa bước sóng- uốn dọc có chiều dài lớn hơn mode 21, bao gồm 25 nửa bước sóng theo chiều dài cuûa thaân.
Hình 6.3 Mode uốn dọc cục bộ mode 20 đối với sự không hoàn hảo cục bộ tương ứng với mode 21 của hình 6.2 trong phân tích dự báo uốn dọc (Kaitila(2002)).
Hình 6.4 Mode uốn dọc cục bộ mode 4 đối với sự không hoàn hảo trong phân tích dự báo uốn dọc (Kaitila(2002)).
Khi mỗi mode phóng xuống để có chuyển vị lớn nhất h/400, chuyển vị lớn nhất ban đầu của hai mode 20 và 21 xấp xỉ bằng h/200, nhưng giá trị chính xác khó
xác định lý do hình dạng lại khác nhau và giá trị lớn nhất cục bộ không nhất thiết phải trùng nhau. Bởi vì chuyển vị lớn nhất ở mỗi mode lấy bằng h/400, chuyển vị của mode kế cận nhiều nhất là h/200.
Bên cạnh các mode trên, một phân tích hợp lý nữa là sử dụng mode uốn dọc mà lực tới hạn gần với giá trị dự báo lý thuyết nhất. Trong trường hợp lực uốn dọc tính theo Rhodes (1991) với kσ=5.61 (xem bảng 5.4), cho thấy gần với giá trị uốn dọc của mode 4, xem hình 6.4. Mode này hợp lý hơn mode 20 và 21 ở trên.
Trong tất cả mode uốn dọc cục bộ trên, biến dạng lớn nhất tập trung ở thân.
Tuy nhiên, uốn dọc của một phần tử tấm trong tiết diện luôn tác động nhiều hay ít đến các phần khác của tiết diện. Vì thế các cánh cũng có phần biến dạng trong tất cả các mode uốn dọc. Tuy nhiên, không phải ổn định xoắn của cánh và các đầu thừa tuân theo.