Angående skjuvbuckling

Relevanta dokument
Livens inverkan på styvheten

Skillnaden mellan olika sätt att understödja en kaross. (Utvärdering av olika koncept för chassin till en kompositcontainer för godstransport på väg.

Hållfasthetsmässiga konsekvenser av olika koncept för ett golv. Rolf Lundström

Skivbuckling. Fritt upplagd skiva på fyra kanter. Före buckling. Vid buckling. Lund University / Roberto Crocetti/

Analys av belastning på räckesinfästning på tvärspänd platta

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Deformationer och spänningar

Spänning och töjning (kap 4) Stång

TENTAMEN I KURSEN BYGGNADSMEKANIK 2

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Tentamen i Hållfasthetslära gkmpt, gkbd, gkbi, gkipi (4C1010, 4C1012, 4C1035, 4C1020) den 13 december 2006

VSMA01 - Mekanik ERIK SERRANO

Material, form och kraft, F4

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Grundläggande maskinteknik II 7,5 högskolepoäng

K-uppgifter Strukturmekanik/Materialmekanik

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Betongbalkar. Böjning. UMEÅ UNIVERSITET Tillämpad fysik och elektronik Annika Moström. Räkneuppgifter

8 Teknisk balkteori. 8.1 Snittstorheter. 8.2 Jämviktsekvationerna för en balk. Teknisk balkteori 12. En balk utsätts för transversella belastningar:

P R O B L E M

Material, form och kraft, F11

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)

Exempel 11: Sammansatt ram

Hållfasthetslära Lektion 2. Hookes lag Materialdata - Dragprov

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Hans Johansson Maskinteknik Kau. Entydiga lagerbelastningar. Snäckväxel Endast radiallast på högra kullagret

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, kl 8-12 DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel) LÖSNINGAR

Belastningsanalys, 5 poäng Balkteori Moment och tvärkrafter. Balkböjning Teknisk balkteori Stresses in Beams

Exempel 3: Bumerangbalk

= 1 E {σ ν(σ +σ z x y. )} + α T. ε y. ε z. = τ yz G och γ = τ zx. = τ xy G. γ xy. γ yz

Lösningar, Chalmers Hållfasthetslära F Inst. för tillämpad mekanik

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

Belastningsanalys, 5 poäng Töjning Materialegenskaper - Hookes lag

Möjligheter med samverkanskonstruktioner. Stålbyggnadsdagen Jan Stenmark

Formelblad, lastfall och tvärsnittsdata

Innehållsförteckning. Bilagor. 1. Inledning 1

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Innehållsförteckning. Bilagor. 1. Inledning 1

FEM modellering av instabilitetsproblem

Spännbetongkonstruktioner. Dimensionering i brottgränstillståndet

Exempel 2: Sadelbalk. 2.1 Konstruktion, mått och dimensioneringsunderlag. Exempel 2: Sadelbalk. Dimensionera sadelbalken enligt nedan.

Lösningsförslag, Inlämningsuppgift 2, PPU203 VT16.

Tentamen i Hållfasthetslära AK2 för M Torsdag , kl

LÖSNINGAR. TENTAMEN i Hållfasthetslära grk, TMHL07, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Eurokoder för kranbanor och maskiner Bernt Johansson, LTU

Material, form och kraft, F5

Hållfasthetslära. Böjning och vridning av provstav. Laboration 2. Utförs av:

Betongkonstruktion Facit Övningstal del 2 Asaad Almssad i samarbete med Göran Lindberg

K-uppgifter. K 12 En träregel med tvärsnittsmåtten 45 mm 70 mm är belastad med en normalkraft. i regeln och illustrera spänningen i en figur.

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

TENTAMEN I KURSEN DIMENSIONERING AV BYGGNADSKONSTRUKTIONER

Lösning: B/a = 2,5 och r/a = 0,1 ger (enl diagram) K t = 2,8 (ca), vilket ger σ max = 2,8 (100/92) 100 = 304 MPa. a B. K t 3,2 3,0 2,8 2,6 2,5 2,25

PPU408 HT15. Beräkningar stål. Lars Bark MdH/IDT

Gyproc Handbok 7 Gyproc Teknik. Statik. Bärförmåga hos Gyproc GFR DUROnomic Regel. Dimensioneringsvärden för transversallast och axiallast

Experimentella metoder, FK3001. Datorövning: Finn ett samband

Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

Reducering av analystid vid svetssimulering


1. Ett material har dragprovkurva enligt figuren.

caeec205 Stadium I och II Användarmanual Eurocode Software AB

Hållfasthetslära. HT1 7,5 hp halvfart Janne Carlsson

Betongkonstruktion BYGC11 (7,5hp)

Material föreläsning 4. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

TENTAMEN I KURSEN TRÄBYGGNAD

B3) x y. q 1. q 2 x=3.0 m. x=1.0 m

caeec301 Snittkontroll stål Användarmanual Eurocode Software AB

Tekniska Högskolan i Linköping, IKP Tore Dahlberg TENTAMEN i Hållfasthetslära; grk, TMMI17, kl DEL 1 - (Teoridel utan hjälpmedel)

Biomekanik Belastningsanalys

Datorbaserade beräkningsmetoder

caeec225 Skev böjning Användarmanual Eurocode Software AB

caeec204 Sprickvidd Användarmanual Eurocode Software AB

Tentamen i kursen Balkteori, VSM-091, , kl

Projekt : Samverkan upplagstryck-5 mm spikningsplåt

CAEBBK30 Genomstansning. Användarmanual

Material, form och kraft, F9

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR F (MHA081)


CombiForm. - Tips, råd & anvisningar

Svetsade balkar. Jan Stenmark. Utveckling inom området svetsade konstruk6oner 3:e nordiska konferensen om dimensionering och 6llverkning

Tentamen i Konstruktionsteknik

Tentamen i Hållfasthetslära AK

TENTAMEN MTGC12, MATERIALTEKNIK II / MTGC10 MATERIALVAL

caeec201 Armering Tvärsnitt Användarmanual Eurocode Software AB

Konstruktionsuppgifter för kursen Strukturmekanik grunder för V3. Jim Brouzoulis Tillämpad Mekanik Chalmers

Formelsamling i Hållfasthetslära för F

MMA127 Differential och integralkalkyl II

Tentamen i hållfasthetslära fk för M3 (MHA160) måndagen den 23/5 2005

Skjuvning och skjuvspänning τ

TENTAMEN I HÅLLFASTHETSLÄRA FÖR I2 MHA april (5 timmar) Lärare: Anders Ekberg, tel

Tentamen i Hållfasthetslära AK

6.2 Transitionselement

Textil mekanik och hållfasthetslära. 7,5 högskolepoäng. Ladokkod: 51MH01. TentamensKod: Tentamensdatum: 12 april 2012 Tid:

UPPSALA UNIVERSITET Matematiska institutionen Michael Melgaard. Prov i matematik Prog: Datakand., Frist. kurser Derivator o integraler 1MA014

Material föreläsning 3. HT2 7,5 p halvfart Janne Carlsson

Oarmerade väggar utsatta för tvärkraft (skjuvväggar) Stomanalys

Dimensionering i bruksgränstillstånd

KONSTRUKTIONSTEKNIK 1


Hållfasthetslära. VT2 7,5 p halvfart Janne Färm

)"-'&/ 4,+67"/,"3& )%# HDB 08 BETON G

Lösningsförslag Inlämningsuppgift 1 elstatikens grunder

Transkript:

Sidan 1 av 6 Angående skjuvbuckling Man kan misstänka att liven i en sandwich med invändiga balkar kan haverera genom skjuvbuckling. Att skjuvbuckling kan uppstå kan man förklara med att en skjuvlast kan delas upp i en draglast och en trycklast, verkande i 90 till varandra och i 45 till skjuvlasten, se figur nedan. Den tryckande lasten kan ge upphov till buckling, men den dragande lasten motverkar samtidigt buckling. Figur 1 En skjuvlast kan delas upp i komposanter tryckande och dragande last Från [1] kan nedanstående formel hämtas för fallet att en långsmal platta utsätts för skjuvbuckling. Kritisk skjuvspänning, τ c är: π E t τ = där k s = en konstant beroende på infästning av plattan c k s 12 (1 ν ) d t = livets tjocklek d = livets höjd avståndet mellan täckskikten Konstanten k s är beroende av föhållandet mellan lång- och kortsidan. Om långsidan är väsentligt längre än kortsidan så är k s = 9.0. Figur 2 Långsidan på en platta utsatt för skjuvning betecknas med a, kortsidan betecknas med d.

Sidan 2 av 6 Figur 3 Bredden på den bärande SW-plattan, tex ett golv, betecknas med a. C-C mellan liven betecknas med b. Avståndet mellan centrum av täckskikten är d. Skjuvkraften i livet är beroende om något kärnmaterial används och i så fall vilken styvhet detta kärnmaterial har. Om vi studerar fallet att inget kärnmaterial används så kan den tvärkraft som uppstår om lasten är ett jämnt utbrett tryck, q, uppskattas till: T = (1/2) q a b Vilket ger skjuvsänningen τ = T / (d t) = q a b / (2 d t). Kravet för att skjuvbuckling ej ska uppstå är att τ c > τ. Sannolikheten att skjuvbuckling uppstår kan jämföras med sannolikheten att tryckbuckling uppstår på grund av en jämnt fördelad last. Den kritiska tryckspänningen, σ c, kan bestämmas med formeln π E t σ = där k s = en konstant beroende på infästning av plattan. c k s 12 (1 ν ) d t = livets tjocklek d = livets höjd avståndet mellan täckskikten Konstanten k s är för detta lastfall med fast inspänning mot täckskikten, k s = 7.0. Den tryckspänning som uppstår blir σ tryck = q a b / (a t) = q b / t, kravet för att buckling ej skall uppstå är att σ c > σ tryck. Förhållandet mellan tryckspänning och skjuvspänning för detta fall är σ tryck / τ = (2 d t) / (a t) = 2 d / a. Typiska dimensioner för ett golv kan vara att d = 100 mm och a = 2500 mm, då blir förhållandet 0.08. Då är skjuvspänningen 12.5 ggr så stor som tryckspänningen, medans förhållandet mellan de kritiska spänningarna är endast 9/7. Vilket leder till slutsatsen att med en jämnt utbredd last så är risken för buckling på grund av skjuvning mycket större än risken för buckling på grund av trycket i livet. Med en lokal punktlast kan det dock bli så att den kritiska belastningen är tryckspänningen som uppstår i livet. Ofta används ett kärnmaterial mellan liven, detta kommer starkt att motverka att buckling uppstår. Bucklingen motverkas av två orsaker dels genom att ett tryck bildas på grund av att kärnmaterialet komprimeras i golvets plan, detta tryck strävar efter att trycka tillbaka bucklan och dels genom att när liven bucklar så måste avståndet mellan täckskikten minskas, detta motverkas av kärnans motstånd mot att komprimeras i golvets tjockleksled.

Sidan 3 av 6 Test med FEM för att simulera fenomenet skjuvbuckling Beskrivning av FEM-modellen LIST ELEMENT TYPES FROM 1 TO 1 BY 1 ELEMENT TYPE 1 IS SHELL63 ELASTIC SHELL LIST REAL SETS 1 TO 1 BY 1 REAL CONSTANT SET 1 ITEMS 1 TO 6 1.0000 1.0000 1.0000 1.0000 MATERIAL NUMBER = 1 EVALUATED AT TEMPERATURE OF 0.0000 EX = 20000. NUXY = 0.30000 PRXY = 0.30000 En FEM-modell görs för att visa på och få bättre förståelse om fenomenet skjuvbuckling. Modellen är en platta med geometri enligt figuren nedan, belastad med en förskjutning av övre kant för att simulera en skjuvlast. Plattan modelleras med skalelement, ett isotropt material med E-modulen 20 GPa och tjockleken 1 mm. Figur 4 Den använda FEM-modellen. Höjden är 100 mm, längden av över och underkant är 500 mm. Förskjutningen av överkant i förhållande till underkant är 100 mm. Nedre kant är låst och övre kant är förskjuten 1 mm i X-led och 1 mm i negativ Y-led. För att initiera buckling i modellen så modelleras plattan med en initiell vågighet. Överkant och underkant av plattan modelleras med en ganska stor vågighet, se figur nedan. Vågens amplitud är 2.5 mm på en sträcka av 100 mm.

Sidan 4 av 6 Koordinater för noderna på en linje i nederkant av plattan NODE X Y Z 2 100. 0.0 0.00 3 9.97 0.0-0.90 4 19.9 0.0-1.60 5 29.9 0.0-2.10 6 39.9 0.0-2.40 7 50.0 0.0-2.50 8 60.0 0.0-2.40 9 70.0 0.0-2.10 10 80.0 0.0-1.60 11 90.0 0.0-0.90 Figur 5 Undre kant sedd uppifrån. Hela undre kant är 500 mm lång. Den är modellerad med en vågighet med intervall 100 mm och maximal amplitud 2.5 mm. Varje våg består av en del av en cirkel med radien 500 mm. Överkant av plattan förskjuten 1 mm åt sidan och 1 mm neråt. -13138 7103.9, Anm. Förskjutningen ger även en vertikal kraft. I fallet med ett liv i ett golv finns även en vertikal kraft beroende på att belastningen verkar på ett sådant sätt. Den maximala ut-ur-planet förskjutningen, bucklingen, förskjutning i Z-led blir 4.9 mm, se figur nedan. Figur 6 Beräknad förskjutning i Z-led. Förskjutningsmönstret följer vågigheten, men i litterauren kan man finna uppgifter att samma typ av mönster uppstår även för en platta utan initiell vågighet. Kortsidorna av plattan är låsta i Z-led.

Sidan 5 av 6 Test med linjära beräkningar för att kontrollera om detta ger samma resultat. Beräkningarna är gjorda som olinjära beräkningar. En kontroll med linjära beräkningar visar att med linjära beräkningar så blir max UZ = -3.8 mm och FX tot = -5 735 N att jämföras med -13 100 N. FY tot blir 44 029 N att jämföras med 7 100 N. Jämförelsen visar att olinjära beräkningar måste användas för att få ett rättvisande resultat. Test att ändra förskjutningen för att kontrollera om detta är av avgörande betydelse för beräkningarna. En total kraft av 7104 N på en sträcka av 500 mm på en 1 mm tjock platta, motsvarar en tryckspänning på 7104/(500x1) = 14.2 MPa. Med E-modulen 20 000 motsvarar en töjning av 0.0007. Vilket motsvarar en förskjutning av 0.07 mm, men man bör ta hänsyn till att böjning sker vilket ger en betydligt lägre kraft för den förskjutningen. Överkant av plattan förskjuten 1 mm åt sidan och 1.2 mm neråt. VALUE -12729. 7533.0 JMF med VALUE -13138. VALUE 7103.9, förskjutningen ger även en vertikal kraft. Överkant av plattan förskjuten 1 mm åt sidan och 2 mm neråt. VALUE -11843. 8710.7 JMF med VALUE -13138. VALUE 7103.9, förskjutningen ger även en vertikal kraft. Överkant av plattan förskjuten 1 mm åt sidan och 3 mm neråt. VALUE -11511. 9698.6 JMF med VALUE -13138. VALUE 7103.9, förskjutningen ger även en vertikal kraft.

Sidan 6 av 6 Figur 7 UZ, vid en förskjutning i x-led av 1 mm och i Y-led av 3 mm I modellen i tidigare beräkningar har sidorna varit låsta i Z-led. En beräkning görs utan låsning av kortsidorna. Resultatet blir att då minskar den vertikala kraften, se figur nedan. Figur 8 Beräkning som tidigare men utan att låsa kortsidorna. Den nödvändiga vertikala kraften minskar då avsevärt. För att ytterligare studera detta så kontrolleras krafterna på nederkant av arean i mitten. Dessa är Fx = -3887.2 och Fy = -1234.7 N. Det blir tydliga randeffekter i den använda modellen.