ブレースの横座屈ベクトル: 定義、FEM の使用、および BRB の安定性解析

ブレースの横座屈ベクトルとは何ですか?

横座屈ベクトルは、ブレースの長さに沿った一連の節点変位値であり、ブレースが軸方向の圧縮下で横座屈を引き起こすときの各節点の相対的な横方向のオフセットを表します。

ベクトルは固定変位の大きさを持ちません。定義するだけです形状パターン座屈変形の解析: 1 次のグローバル座屈の場合は単一の半正弦曲線、より高次の座屈モードの場合は複数波曲線。

通常の細長い鋼製ブレースの場合、横方向の座屈ベクトルは拘束されていない曲げ座屈を反映します。 BRB の場合、エンジニアは主にこのベクトルをチェックして、内部コアが拘束スリーブ内で局所的な座屈を起こさないように設計されているとしても、ブレース アセンブリ全体 (コア + 拘束ユニット + 端部接続) が全体的な面外座屈の危険性があるかどうかを検証します。

エンジニアが FEM ワークフローで横座屈ベクトルを使用する方法

最も一般的なアプリケーションは、初期欠陥の導入Abaqus および同様の FEM プラットフォームでは:

線形座屈解析ステップを実行して、固有値座屈モードを解決します。

ブレースの第 1 モード横座屈ベクトルを抽出します。

この変位ベクトルを、指定された不完全振幅 (製造または設計標準からの真直度の許容誤差) によってスケールします。

後続の非線形静的解析または周期解析のための初期不完全として、スケーリングされた形状をジオメトリに挿入します。

このモード形状の不完全性がなければ、完全に真っ直ぐなブレース モデルは人為的に高い臨界荷重を示し、圧縮下での横方向変形の 2 次増幅を捉えることができず、非保守的な数値予測につながります。

BRB 解析のための横座屈ベクトル

BRB は、引張と圧縮の両方で安定して降伏するように設計された地震エネルギー散逸装置です。外部拘束システムにより、スチールコアの局部的な座屈が防止されます。ただし、拘束剛性または接続強度が不十分な場合、BRB アセンブリ全体が依然として全体的な座屈を受ける可能性があります。

横方向の座屈ベクトルは、エンジニアが次の 2 つの故障シナリオを区別するのに役立ちます。

ブレース コアに集中した座屈モード (拘束器内の望ましくない局所的な座屈)。

BRB ユニット全体の全体的な横方向座屈モード。エンドガセットと全体的な拘束剛性によって制御されます。

製造承認またはサードパーティによるチェックのために BRB 有限要素レポートをレビューする場合、レビュー担当者は常に、選択した欠陥形状がブレースの最初の横座屈ベクトルと一致することを確認します。

よくある誤解

横座屈ベクトルは固定された変形値ではありません。これは正規化された形状ベクトルです。

これは、ねじれが座屈モードに結合されていない限り、面内のたわみやねじり座屈ではなく、面外の横方向の曲げについて説明します。

BRB はブレースの座屈チェックを完全に排除するものではありません。これにより、座屈のリスクがコア部材からシステム全体に移され、横方向の座屈ベクトルが引き続き重要な診断指標となります。