Idea Statica
  • Stal
  • Beton
  • BIM i przepływy pracy
  • Wsparcie i nauka
  • Cennik
  • Firma
  • Przegląd stali
  • Projektowanie połączeń
  • Projektowanie elementów
  • Projektowanie parametryczne
  • Studium przypadków – stal
  • Przegląd betonu
  • Ściany i strefy nieciągłości
  • Projektowanie zakotwień
  • Studium przypadków – beton
  • Przegląd BIM
  • Obsługiwane integracje
  • Checkbot
  • Viewer
  • API
  • Centrum wsparcia
  • E-learning i certyfikacja
  • Blog
  • Pliki do pobrania i licencjonowanie
  • Plany
  • Bezpłatne narzędzie społecznościowe
  • Klienci korporacyjni
  • Studenci i wykładowcy
  • Ile zaoszczędzisz?
  • O nas
  • Kontakt
  • Badania i rozwój
  • Autoryzowani resellerzy
  • Poznaj naszych klientów
  • Stal
    Przegląd staliProjektowanie połączeńProjektowanie elementówProjektowanie parametryczneStudium przypadków – stal
  • Beton
    Przegląd betonuŚciany i strefy nieciągłościProjektowanie zakotwieńStudium przypadków – beton
  • BIM i przepływy pracy
    Przegląd BIMObsługiwane integracjeCheckbotViewerAPI
  • Wsparcie i nauka
    Centrum wsparciaE-learning i certyfikacjaBlogPliki do pobrania i licencjonowanie
  • Cennik
    PlanyBezpłatne narzędzie społecznościoweKlienci korporacyjniStudenci i wykładowcyIle zaoszczędzisz?
  • Firma
    O nasKontaktBadania i rozwójAutoryzowani resellerzyPoznaj naszych klientów
14-dniowy okres próbny
14-dniowy okres próbny
  • Stal
  • Beton
  • BIM i przepływy pracy
  • Wsparcie i nauka
  • Cennik
  • Firma

Zapisz się do naszego newslettera

Firma

  • O nas
  • Partnerstwa
  • Kariera
  • Opatentowana technologia dla inżynierów konstruktorów

Zasoby

  • Projekty klientów
  • Studium przypadków
  • IDEA StatiCa Connection Library
  • Weryfikacja poprawności obliczeń

Prawne

  • IDEA StatiCa UMOWA LICENCYJNA UŻYTKOWNIKA KOŃCOWEGO
  • Globalna polityka prywatności
  • Warunki korzystania z usługi – IDEA StatiCa Viewer
  • Licencjonowanie

Pomoc

  • Kontakt
  • Prośba o wycenę
  • Dystrybutorzy
  • Pliki do pobrania
FacebookInstagramLinkedInYouTube

© IDEA StatiCa 2009-2026

Zaufany i używany na całym świecie przez inżynierów, producentów i konsultantów.

Centrum wsparciaPrzykłady weryfikacyjneAnaliza zmęczenia materiału – Spoiny czołowe przekroju dwuteowego
Analiza zmęczenia materiału – Spoiny czołowe przekroju dwuteowego
SteelConnection designVerificationsConnectionAISC (USA)

Analiza zmęczenia materiału – Spoiny czołowe przekroju dwuteowego

Ten artykuł jest również dostępny w
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
Przetłumaczono przez AI z języka angielskiego

Ten przykład weryfikacyjny przedstawia podstawy analizy zmęczenia materiału w aplikacji IDEA StatiCa Connection. Badany jest detal spoin czołowych pełnego przetopu między przekrojami dwuteowymi.

Opis

Dwie belki o przekroju IPE 200 ze stali gatunku S355 są połączone poprzecznymi spoinami czołowymi pełnego przetopu. Belki w miejscu badanego detalu są obciążone momentem gnącym i naprężeniem normalnym:


Siła normalna N [kN]Moment gnący My [kNm]
Minimum10010
Maksimum30030

Wyznaczanie naprężenia nominalnego

Współczynnik bezpieczeństwa γMf\gamma_{Mf}γMf​ jest wybierany z Tabeli 3.1 (EN 1993-1-9). Na potrzeby tego przykładu przyjmijmy  γMf=1.15\gamma_{Mf} = 1.15γMf​=1.15.

Metoda ocenyKonsekwencje zniszczenia 

Małe konsekwencje Duże konsekwencje
Tolerancja uszkodzeń11.15
Bezpieczna trwałość 1.151.35

Metoda analityczna

Naprężenie nominalne wyznacza się za pomocą prostego wzoru:

σ=NA+MyWy\sigma = \frac{N}{A} + \frac{M_y}{W_y}σ=AN​+Wy​My​​

Dla minimalnego naprężenia normalnego:

σmin=100⋅1032850+10⋅106194000=86.6 MPa\sigma_{min} = \frac{100 \cdot 10^3}{2850} + \frac{10 \cdot 10^6}{194000} = 86.6 \, \textrm{MPa}σmin​=2850100⋅103​+19400010⋅106​=86.6MPa

Dla maksymalnego naprężenia normalnego:

σmax=300⋅1032850+30⋅106194000=259.9 MPa\sigma_{max} = \frac{300 \cdot 10^3}{2850} + \frac{30 \cdot 10^6}{194000} = 259.9 \, \textrm{MPa}σmax​=2850300⋅103​+19400030⋅106​=259.9MPa

Zakres naprężeń wynosi:

σmax−σmin=259.9−86.6=173.3 MPa\sigma_{max} - \sigma_{min} = 259.9 - 86.6 = 173.3 \, \textrm{MPa}σmax​−σmin​=259.9−86.6=173.3MPa

Brak naprężeń ścinających. Współczynnik koncentracji naprężeń kf jest dobierany dla odpowiedniego detalu. Dla spoin czołowych pełnego przetopu na całym przekroju poprzecznym obciążonych siłą normalną współczynnik koncentracji naprężeń wynosi kf = 1,0.

ΔσR=γMf⋅kf⋅(σmax−σmin)=1.15⋅1.0⋅173.3=199.3 MPa\Delta \sigma_R = \gamma_{Mf} \cdot k_f \cdot (\sigma_{max} - \sigma_{min}) = 1.15 \cdot 1.0 \cdot 173.3 = 199.3\,\textrm{MPa}ΔσR​=γMf​⋅kf​⋅(σmax​−σmin​)=1.15⋅1.0⋅173.3=199.3MPa

Analiza CBFEM

Obciążenia są zadane w następujący sposób:

Obciążenie odniesienia to obciążenie minimalne, a LE2 to obciążenie maksymalne.

Naprężenie von Misesa przy obciążeniu maksymalnym (LE2) wskazuje, że żaden element nie ulega uplastycznieniu.

Płaszczyzny są generowane automatycznie w pobliżu spoin czołowych, a naprężenia są wyświetlane w tabeli sprawdzenia:

Współczynnik koncentracji naprężeń kf jest pobierany z Metody Elementów Skończonych i nie musi być stosowany ponownie. Należy zastosować współczynnik bezpieczeństwa.

ΔσR=γMf⋅σmax =1.15⋅178.1=204.8 MPa\Delta \sigma_R = \gamma_{Mf} \cdot \sigma_{max}  = 1.15 \cdot 178.1 = 204.8\,\textrm{MPa}ΔσR​=γMf​⋅σmax​ =1.15⋅178.1=204.8MPa

Porównanie

IDEA StatiCa wykazuje nieznacznie wyższe naprężenie normalne (178,1 MPa) niż podejście analityczne (173,3 MPa). Jedyna różnica wynika z przyjętego w IDEA StatiCa przekroju o nieznacznie innych parametrach przekrojowych:


RzeczywistyIDEA StatiCa
A2850 mm22772 mm2
Wy194 000 mm3188 732 mm3

Przy zastosowaniu parametrów przekrojowych uproszczonego przekroju poprzecznego uzyskuje się takie same wyniki jak w IDEA StatiCa: σmin=89.1 MPa\sigma_{min} = 89.1\,\textrm{MPa}σmin​=89.1MPa, σmax=267.2 MPa\sigma_{max} = 267.2\,\textrm{MPa}σmax​=267.2MPa, σmax−σmin=178.1 MPa\sigma_{max} - \sigma_{min} = 178.1\,\textrm{MPa}σmax​−σmin​=178.1MPa.

Analiza zmęczenia materiału

Przykład analizy zmęczenia materiału z wykorzystaniem naprężenia nominalnego przedstawiono dla projektowania zgodnie z EN 1993-1-9:2005. 

Kategoria detalu 90 jest wybierana z Tabeli 8.3.

Dla zakresów naprężeń nominalnych o stałej amplitudzie liczbę cykli trwałości zmęczeniowej przyjmuje się z Rozdziału 7.1:

NR=Δσcm⋅2⋅106ΔσRmN_R = \frac{\Delta \sigma_c^m \cdot 2\cdot 10^6}{\Delta \sigma_R^m}NR​=ΔσRm​Δσcm​⋅2⋅106​

Obliczenia ręczne:

NR=903⋅2⋅106199.33=184 177 cyclesN_R = \frac{90^3 \cdot 2\cdot 10^6}{199.3^3} = 184\,177\, \textrm{cycles}NR​=199.33903⋅2⋅106​=184177cycles

IDEA Connection:

NR=903⋅2⋅106204.83=169 734 cyclesN_R = \frac{90^3 \cdot 2\cdot 10^6}{204.8^3} = 169\,734 \, \textrm{cycles}NR​=204.83903⋅2⋅106​=169734cycles

Liczba cykli, którą złącze może wytrzymać, jest nieznacznie niższa w IDEA Connection ze względu na uproszczenie przekroju poprzecznego.

Przypadek benchmarkowy

Dane wejściowe

Elementy: B1, B2 - IPE200

Gatunek stali: S 355

Efekty obciążeń:

  • Odniesienie: N = 100 kN, My = 10 kNm
  • LE2: N = 300 kN, My = 30 kNm

Operacje wytwórcze: Cięcie ukośne, Spoiny czołowe

Wyniki

Maksymalny zakres naprężeń normalnych: 178,1 MPa w górnej półce

Zakres naprężeń ścinających: 0 MPa

Otwórz w przeglądarcePobierz