Fem stability analysis of tapered beam‐columns

Abstract

This paper deals with a theoretical and a numerical analysis of tapered beam‐columns subjected to a bending moment and an axial force. A standard FEM code COSMOS/M has been used for a numerical estimation of a critical load multiplier. It has been assumed that the critical force of an axially loaded tapered column could be calculated in an analogous way as for uniform member just with an additional correction factor αn. Similarly, a critical bending moment of the tapered column subjected to a pure bending could be determined by using a correction factor αm. A large number of simulations carried out within a wide range of the ratios of second moments of area allowed to determine the proper values of theses two factors. For practical engineers, solution of such kind of problems can be easier when an equivalent cross‐sectional height htr is used. Lenkiamų-gniuždomų kolonų analizė baigtinių elemintų metodu Santrauka Teoriniais ir skaitiniais metodais analizuojamas trapecijos pavidalo kolonos, veikiamos lenkimo momento ir ašinės jėgos, stabilumas. Konstrukcijos stabilumo analizei atlikti taikoma tipinė baigtinių elementų metodo programa COSMOS/M. Trapecinės kolonos kritinei jėgai nustatyti siūloma tokia metodika, kai gerai žinomos bei plačiai taikomos pastovaus skerspjūvio strypų kritines jėgos reikšmės dauginamos iš specialiai gauto trapeciškumo korekcijos koeficiento αn. Analogiškai, pritaikius specialiai apskaičiuotą koeficientą αm, nustatoma trapecinės kolonos kritinio lenkimo momento reikšmė. Šiems koeficientams apibūdinti atliktas įvairaus trapeciškumo kolonų skaitinis modeliavimas. Siūlomas uždavinio supaprastinimo būdas numato imti ekvivalentinį skerspjūvio aukštį. Tokia metodika yra paranki inžinieriui praktikui. Raktiniai žodžiai: plonasienis strypas, erdvinis stabilumas, trapecinė kolona, baigtinių elementų metodas, deplanacija. First Published Online: 14 Oct 2010

Keywords

• thin‐walled beam
• space stability
• tapered columns
• finite element method
• natural experiment
• warping