Phân tích sức bền giới hạn của dầm hộp dưới tác dụng của mô men uốn võng xuống và xoắn đồng thời

Trong bài báo này, phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến được áp dụng để tính toán sức bền giới hạn của mô hình dầm hộp dưới tác dụng của tải trọng uốn và xoắn đồng thời. Mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu các đặc điểm sức bền giới hạn của mô hình dầm hộp dưới tác dụng của mô men uốn võng xuống và xoắn đồng thời. T
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phân tích sức bền giới hạn của dầm hộp dưới tác dụng của mô men uốn võng xuống và xoắn đồng thờiTẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCMSố 3(81) năm 2016_____________________________________________________________________________________________________________ANALYSING ULTIMATE STRENGTH OF OPEN BOX GIRDERSUNDER BENDING AND TORQUE MOMENT SIMULTANEOUSLYVU VAN TAN*ABSTRACTIn this paper, the nonlinear finite element method is employed to predict the ultimatestrength of open box girders model under combined loads of bending and torsion. Theprimary aim of this study is to investigate the ultimate strength characteristics of the openbox girders model under sagging bending moment and torque simultaneously. Results oftheoretical and numerical analyses show that the bending moment and torque loads havedifferent influences on the structural ultimate strength.Keywords: ultimate strength, nonlinear finite element, open box girders, saggingbending moment, torque.TÓM TẮTPhân tích sức bền giới hạn của dầm hộpdưới tác dụng của mô men uốn võng xuống và xoắn đồng thờiTrong bài báo này, phương pháp phần tử hữu hạn phi tuyến được áp dụng để tínhtoán sức bền giới hạn của mô hình dầm hộp dưới tác dụng của tải trọng uốn và xoắn đồngthời. Mục đích của nghiên cứu này là nghiên cứu các đặc điểm sức bền giới hạn của môhình dầm hộp dưới tác dụng của mô men uốn võng xuống và xoắn đồng thời. Từ kết quảphân tích đưa ra kết luận về những ảnh hưởng khác nhau của mô men uốn và xoắn đến sứcbền giới hạn của kết cấu.Từ khóa: sức bền giới hạn, phần tử hữu hạn phi tuyến, dầm hộp mở, mô men uốn,mô men xoắn.1.IntroductionIn analysis and design of ship structure, the ultimate strength analysis is anessential stage, which usually gives an assessment result of the structural safetycondition. A ship hull structure is very complicated three-dimensional thin-wallstructure. When a finite element analysis is performed with the actual object of a shipbased on the influence of material nonlinearity and geometric nonlinearity, thecalculational cost would be considerable and time-consuming. Therefore, simplifiedmodel is regularly adopted to reduce workload and to improve research efficiency. Inthe structural aspect, the box girder is similar to the hull, as both of them areconstructed by shell plate, related frame and other support structures. As a result, whenstudying the ultimate strength of hull, the box girder is often used as a research object.This paper is not an exception, a simple box girder model is used to calculate andestimate the ultimate strength analysis under combined load. The numerical results*Ph.D., Sao Do University, Chi Linh District, Hai Dương provide; Email: vutannnn@gmail.com44Vu Van TanTẠP CHÍ KHOA HỌC ĐHSP TPHCM_____________________________________________________________________________________________________________obtained from the present study can be used as a base for accounting the ultimatestrength of the actual ship model.Nishihara [1] built up four box girder model: single bottom tanker, double bottomtanker, bulk carrier, container carrier, used ultimate strength calculation formula andexperimental results to calculate and analyzed the ultimate strength of single skintanker model. The author tested four box gider model to determine the ultimatestrength of sagging and hogging bending moment.Paik et al (2005) [2] presented an ultimate strength analysis of plates withtransverse and longitudinal cracks under axial compression or tension.Paik et al (2009a and 2009b) [3, 4] used nonlinear finite element to calculateultimate strength of plate structure and stiffened-plate under the effect of verticalpressure. The research object is outer bottom plate and stiffened-plate structures of100,000 ton.Shi Gui-jie et al (2013a and 2013a) [5, 6] proposed a simple model for estimatingthe residual ultimate strength of open box girders with crack damage under single loadand combined loads, using the numerical results obtained after analyze the ultimatestrength of open box girders with crack damage under pure torque, compressive force,bending moment and combined loads.In this paper, a typical open box girder model as a bulk carrier model will betaken as the research object using a commercial. The aim of the study is to investigatethe ultimate strength characteristics of the open box girders model under combinedloads. Based on the numerical results obtained a graph for the relationship betweenultimate torque and ultimate bending moment is proposed.2.Nonlinear finite element analysis of the box girder2.1. Geometric and Material propertiesIn this paper, an open box girder model (as shown in Fig. 1) will be taken as thecalculation object for research. The dimension and material properties of open boxgirder model are shown in Table 1.Table 1. Dimensions and material properties of the modelStiffened PlateDimension (mm)σy(MPa)E( ...