Kevytorsien laskentamenetelmät ja poikkileikkauksen optimointi
No Thumbnail Available
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Authors
Date
2000
Department
Major/Subject
Rakenteiden mekaniikka
Mcode
Rak-54
Degree programme
Language
fi
Pages
73
Series
Abstract
Teräsohutlevystä kylmämuovaamalla valmistettavien kevytorsien kehityksessä on ollut jatkuva pyrkimys kohti hoikempia ja jäykistetympiä poikkileikkauksia. Tämän työn tavoitteena oli kehittää kevytorsien poikkileikkauksen Euronormin mukaiseen optimointiin käyttökelpoinen menetelmä, jota käyttäen päästäisiin yhä kilpailukykyisempiin ja tehokkaammin jäykistettyihin profiileihin. Lisäksi tutkittiin lujemmasta teräksestä saatavaa hyötyä. Erilaisten poikkileikkausmuotojen alustava vertailu suoritettiin kaistalemenetelmään (finite strip method) perustuvilla CUFSM- ja THINWALL-ohjelmilla, jotka osoittautuivat erittäin käyttökelpoisiksi haettaessa poikkileikkauksen tehokkaimpia jäykistämistapoja optimoinnin pohjaksi. Laskettaessa poikkileikkauksen lommahdusjännitykset ohjelmien avulla numeerisesti voidaan myös normimitoituksen tarkkuutta parantaa jonkin verran. Moninkertaisesti jäykistetyn poikkileikkauksen puhtaasti Euronormin mukainen mitoitus osoittautui sen sijaan mutkikkaaksi ja epätarkaksi. Mitoituskaavat on laadittu lähinnä perinteisiä poikkileikkaustyyppejä varten, eivätkä ne sovellu sellaisenaan tehokkaammin jäykistettyjen poikkileikkausten analysointiin. Myös vapaan laipan nurjahduskestävyyden laskentaan Euronormissa annetut kaavat osoittautuivat epätarkoiksi ja varmalla puolella oleviksi. Normimenetelmän epätarkkuuden vuoksi joidenkin poikkileikkaustyyppien kestävyyksien selvittämiseksi suoritettiin myös epälineaarista laskentaa elementtimenetelmällä, tähän käytettiin EMRC:n NISA II-ohjelmaa. Jäykisteiden lisääminen kasvatti poikkileikkauksen taivutuskestävyyttä tarkastelluissa tapauksissa noin 10 - 20 %. Taivutuskestävyys parani painekuormitetuilla orsilla keskimäärin 35 %, kun teräksen lujuutta kasvatettiin 350:stä 550:een N/mm[2]:ä. Imukuormitetuissa orsissa kasvu oli noin 25 %. Poikkileikkauksen Euronormin mukaiseen optimointiin kehitettiin yksinkertaiseen luettelointimenetelmään perustuva rutiini, jonka käytettävyyttä rajoitti mitoitusmenetelmän epätarkkuus ja optimointimenetelmän epätaloudellisuus. Parempaan tulokseen päästäisiin käyttämällä poikkileikkauksen Euronormin mukaisessa mitoituksessa kriittisen jännityksen numeerista laskentaa. Optimointi olisi tehokkainta suorittaa geneettisten algoritmien avulla.Description
Supervisor
Aalto, JukkaThesis advisor
Mononen, TarmoUotila, Ilkka
Keywords
steel, teräs, cold working, kylmämuovaus, purlin, kevytorsi, optimization, optimointi, stiffened cross-section, jäykistetty poikkileikkaus, finite element analysis, elementtimenetelmä, non-linear FEM-analysis, epälineaarinen FEM-laskenta