A nonlinear finite element (FE) mod

A nonlinear finite element (FE) model is developed to simulate two series of flexural tests, previously conducted by the authors, on industry standard cold-formed steel C- and Z-section beams. The previous tests focused on laterally braced beams with compression flange details that lead predominately to local buckling failures, in the first test series, and distortional buckling failures, in the second test series. The objectives of this paper are to (i) validate the FE model developed for simulation of the testing, (ii) perform parametric studies outside the bounds of the original tests with a particular focus on variation in yield stress and influence of moment gradient on failures, and (iii) apply the study results to examine and extend the Direct Strength Method of design. The developed FE model shows good agreement with the test data in terms of ultimate bending strength. Extension of the tested sections to cover yield stresses from 228 to 506 MPa indicates that the Direct Strength Method is applicable over this full range of yield stresses. The FE model is also applied to analyze the effect of moment gradient on distortional buckling. It is found that the distortional buckling strength of beams is increased due to the presence of moment gradient. Further, it is proposed and verified that the moment gradient effect on distortional buckling failures can be conservatively accounted for in the Direct Strength Method by using an elastic buckling moment that accounts for the moment gradient. An empirical equation, appropriate for use in design, to predict the increase in the elastic distortional buckling moment due to moment gradient, is developed.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

แบบจำลองไม่เชิงเส้นไนต์ (FE) ถูกพัฒนาให้จำลองสองชุดทดสอบ flexural ก่อนหน้านี้ ดำเนินการ โดยผู้เขียน บนคานมาตรฐานเกิดขึ้นเย็นเหล็ก C-Z-ส่วน และอุตสาหกรรม การทดสอบก่อนหน้านี้เน้นบนคานข้างคร่อมด้วยรวมแปลนรายละเอียดที่ predominately รอให้ท้องถิ่น buckling ความล้มเหลว ชุดทดสอบแรก และความล้มเหลว buckling distortional ในชุดทดสอบที่สอง วัตถุประสงค์ของเอกสารนี้จะต้อง (i) แบบ FE ที่พัฒนาสำหรับการจำลองการทดสอบตรวจสอบ, (ii) ทำศึกษาพาราเมตริกอยู่นอกขอบเขตของการทดสอบเดิมมีเฉพาะความแปรปรวนในผลตอบแทนที่มีความเครียดและอิทธิพลของการไล่ระดับสีขณะความล้มเหลว และ (iii) ใช้ผลการศึกษาการตรวจสอบ และขยายวิธีความแรงโดยตรงการออกแบบ รุ่น FE พัฒนาแสดงข้อตกลงที่ดีกับข้อมูลทดสอบในด้านความแข็งแรงดัดสูงสุด ขยายส่วนทดสอบการเครียดผลตอบแทนจาก 228 แรง 506 บ่งชี้ว่า วิธีการความแรงโดยตรงเป็นช่วงนี้เต็มรูปแบบของความเครียดผลผลิต รุ่น FE ยังใช้วิเคราะห์ผลของการไล่ระดับสีขณะ distortional buckling มันอยู่ที่แรง buckling distortional ของคานเพิ่มขึ้นเนื่องจากของขณะไล่ระดับสี เพิ่มเติม มันเป็นการนำเสนอ และตรวจสอบว่า ขณะไล่ระดับผลความล้มเหลว buckling distortional สามารถจะ conservatively ลงบัญชีในวิธีการความแรงโดยตรงโดยยืดหยุ่นการ buckling ขณะที่บัญชีสำหรับการไล่ระดับสีขณะ สมการรวม เหมาะสมสำหรับใช้ในการออกแบบ การทายเพิ่มยืดหยุ่น distortional buckling ขณะนี้เนื่องจากขณะไล่ระดับสี คือพัฒนา

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

องค์ประกอบ จำกัด (FE) แบบไม่เชิงเส้นได้รับการพัฒนาเพื่อจำลองสองชุดของการทดสอบแรงดัดดำเนินการก่อนหน้านี้โดยผู้เขียนในอุตสาหกรรม C- เหล็กมาตรฐานขึ้นรูปเย็นและคาน Z-ส่วน การทดสอบก่อนหน้านี้มุ่งเน้นไปที่คานค้ำยันด้านข้างโดยมีรายละเอียดการบีบอัดหน้าแปลนที่นำไปสู่​​ความล้มเหลวที่จะมีอำนาจเหนือกว่าการคาดท้องถิ่นในซีรีส์การทดสอบครั้งแรกและความล้มเหลวคาด distortional ในชุดทดสอบที่สอง วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ (i) การตรวจสอบรูปแบบ FE พัฒนาสำหรับการจำลองของการทดสอบ (ii) ดำเนินการศึกษาตัวแปรที่อยู่นอกขอบเขตของการทดสอบเดิมที่มีความสนใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงในอัตราผลตอบแทนจากความเครียดและอิทธิพลของช่วงเวลาที่ความล้มเหลวของการไล่ระดับสี และ (iii) การใช้ผลการศึกษาที่จะตรวจสอบและขยายวิธีแรงทางตรงของการออกแบบ รูปแบบ FE พัฒนาแสดงให้เห็นถึงข้อตกลงที่ดีกับการทดสอบข้อมูลในแง่ของความแข็งแรงดัดสูงสุด การขยายตัวของส่วนการทดสอบเพื่อให้ครอบคลุมความเครียดผลผลิต 228-506 MPa แสดงให้เห็นว่าวิธีแรงทางตรงมีผลบังคับใช้เต็มรูปแบบในช่วงนี้ของความเครียดผลผลิต รุ่น FE ยังถูกนำไปใช้ในการวิเคราะห์ผลกระทบของช่วงเวลาการไล่ระดับสีที่คาด distortional นอกจากนี้ยังพบว่ามีความแข็งแรงคาด distortional ของคานจะเพิ่มขึ้นเพราะการปรากฏตัวของช่วงเวลาการไล่ระดับสี นอกจากนี้จะเสนอและตรวจสอบว่าผลการไล่ระดับสีในขณะที่ความล้มเหลวของการโก่ง distortional สามารถคิดในเชิงอนุรักษ์นิยมในวิธีแรงทางตรงโดยใช้ช่วงเวลาที่โก่งงอยืดหยุ่นที่บัญชีสำหรับการไล่ระดับสีในขณะนี้ สมการเชิงประจักษ์ที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการออกแบบที่จะคาดการณ์ที่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลา distortional ยืดหยุ่นคาดเนื่องจากช่วงเวลาการไล่ระดับสีที่ได้รับการพัฒนา

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เป็นแบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ ( Fe ) รุ่นที่พัฒนาขึ้นเพื่อจำลองสองชุดของการทดสอบการดัดโค้ง ก่อนหน้านี้ โดยผู้เขียนในอุตสาหกรรมมาตรฐานเหล็กเย็น C - และคาน z-section . การทดสอบก่อนหน้านี้เน้นด้านข้างสำหรับคานที่มีการบีบอัดหน้าแปลนรายละเอียดที่นำเป็นส่วนใหญ่เพื่อท้องถิ่นโก่งความล้มเหลวในชุดทดสอบครั้งแรก และ distortional โก่งความล้มเหลวในชุดทดสอบที่สอง การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อ ( 1 ) ตรวจสอบเหล็กแบบจำลองสำหรับการจำลองการทดสอบ ( 2 ) ดําเนินการศึกษาภายนอกขอบเขตของการทดสอบเดิม ด้วยการมุ่งเน้นเฉพาะการเปลี่ยนแปลงในจุดครากและอิทธิพลของช่วงเวลาในการล้มเหลว และ ( iii ) การใช้ผลการศึกษาเพื่อศึกษาและขยาย ความแข็งแรงโดยตรง วิธีการออกแบบโมเดลเหล็กแสดงดีข้อตกลงกับข้อมูลทดสอบในแง่ของสุดท้ายดัด . ส่วนขยายของการทดสอบ ส่วนปก เน้นผลผลิตจาก 228 ใน 506 MPA ระบุว่า ความแข็งแรงโดยตรง วิธีนี้ใช้ได้กับช่วงเต็มของเน้นผลผลิต เหล็กรุ่นนี้ยังใช้เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบของการไล่ระดับสีในช่วงเวลา distortional การคาดพบว่า ความแข็งแรงของคานการโก่ง distortional เพิ่มขึ้น จากการไล่ระดับค่ะ ต่อไปขอเสนอและยืนยันว่าขณะนี้การต่อ distortional โก่งความล้มเหลวได้ 5.5% คิดในความแข็งแรงโดยตรงแบบยืดหยุ่นแบบช่วงเวลา ที่บัญชีสำหรับช่วงเวลาที่ลาด . สมการเชิงประจักษ์ที่เหมาะสมสำหรับใช้ในการออกแบบที่จะคาดการณ์เพิ่มขึ้นในการยืดหยุ่นช่วงเวลา distortional โก่งเนื่องจากความลาดชัน ขณะนี้มีการพัฒนา