Mae straen gweddilliol yn straen mewnol, hunan-sy'n bodoli o fewn defnydd hyd yn oed yn absenoldeb llwythi allanol. Mewn trawstiau A572 H wedi'u rholio'n boeth, mae'r pwysau hyn yn deillio o oeri nad yw'n unffurf a thrawsnewidiadau cam yn ystod y broses weithgynhyrchu. Nid yw eu dosbarthiad a'u maint yn cael effaith ddibwys ar sefydlogrwydd a bywyd blinder yr aelod, y mae'n rhaid rhoi cyfrif amdano wrth ddylunio uwch.
1. Tarddiad a Phatrwm Nodweddiadol Straen Gweddilliol:
Wrth i belydr H{0}}boeth ddod allan o'r felin orffen ac oeri wrth redeg allan, mae'r blaenau fflans a'r ganolfan we yn oeri ac yn cadarnhau'n gyntaf. Mae'r rhanbarthau oerach hyn yn crebachu, ond maent wedi'u cyfyngu gan y deunydd plastig poeth llonydd ar y cyffyrdd gwe flange.
Mae'r crebachiad gwahaniaethol hwn yn cloi mewn patrwm nodweddiadol:
Straen Gweddilliol Cywasgol ar flaenau'r fflans a-gwe ganol.
Straen Gweddilliol Tynnol ar y cyffyrdd gwe fflans (yr ardal "k-).
Gall meintiau nodweddiadol gyrraedd 10-30% o gryfder cynnyrch y deunydd (Fy). Ar gyfer yr A572 Gr.50, mae hyn yn cyfateb yn fras i 5-15 ksi (35-100 MPa).
2. Effaith ar Ymddygiad Bwclo (Colofnau a Trawstiau):
Bwclo Colofn: Mae presenoldeb straen gweddilliol cywasgol ar flaenau'r fflans yn lleihau ystod elastig yr aelod yn effeithiol. Pan fydd llwyth echelinol yn cael ei gymhwyso, mae'r rhanbarthau hynny'n cynhyrchu ar iscymhwysostraen oherwydd eu bod eisoes wedi'u-cywasgu. Mae hyn yn lleihau'r modwlws effeithiol a gall leihau'r llwyth byclo critigol, yn enwedig ar gyfer aelodau yn yr ystod slenderness canolradd (lle mae byclo anelastig yn llywodraethu). Mae cromliniau dylunio colofnau modern (ee, Cromlin Colofn AISC) yn cyfrif yn empirig am effaith gyfartalog y pwysau gweddilliol hyn, ynghyd ag amherffeithrwydd geometrig cychwynnol. Mae patrwm a maint y straen gweddilliol yn un rheswm pam fod cromliniau colofn gwahanol yn bodoli ar gyfer gwahanol fathau o draws-adrannau (ee, W-siapiau yn erbyn adrannau adeileddol gwag).
Ochrol{0}}Bwcio Torsional (LTB) o Beams: Mae straen gweddilliol yn rhyngweithio â'r straen plygu cymhwysol. Mewn trawst sy'n destun plygu echelin mawr, mae'r straen gweddilliol cywasgol ar flaen y fflans yn ychwanegu at y straen cywasgol a gymhwysir o blygu. Gall hyn arwain at gynnyrch lleol cynharach ar flaenau'r fflans, gan leihau gallu'r trawst i gyrraedd ei gapasiti moment plastig llawn (Mp) ac o bosibl effeithio ar ei gryfder LTB anelastig. Mae hafaliadau dylunio trawst manyleb AISC yn ymgorffori'r effaith hon trwy baramedrau cyfyngol slenderness (λp, λr) a'r ffactor graddiant moment (Cb).
3. Effaith ar Ymddygiad Blinder:
Blinder yw'r difrod strwythurol cynyddol a lleol sy'n digwydd pan fydd deunydd yn destun llwyth cylchol. Mae straen gweddilliol yn ffactor hollbwysig.
Effaith fuddiol: Mae straen gweddilliol cywasgol mewn safleoedd cychwyn crac posibl (fel arwynebau fflans) yn fuddiol iawn. Maent i bob pwrpas yn cynyddu straen cymedrig y gylchred flinder tuag at gywasgu, gan ei gwneud yn anoddach i hollg micro agor a lluosogi. Gall hyn gynyddu bywyd blinder yn sylweddol.
Effaith Niweidiol: I'r gwrthwyneb, mae straen gweddilliol tynnol ar gyffordd y flange-(maes straen uchel) yn lleihau cryfder y blinder. Maent yn ychwanegu at y straen tynnol cymhwysol, gan hyrwyddo cychwyn crac. Mae hyn yn arbennig o bwysig ar gyfer manylion sydd wedi'u categoreiddio o dan AISC 360 Atodiad 3 neu Fanylebau Dylunio Pont AASHTO, lle mae cyffordd y we fflans yn aml yn fanylyn Categori B neu C.
Lliniaru: Ar gyfer strwythurau sy'n dioddef -blinder beicio uchel (ee, trawstiau rhedfa craen, aelodau'r bont), gellir defnyddio triniaethau ôl-wneuthuriad fel peenio ergyd i achosi haen arwyneb o straen gweddilliol cywasgol, gan ddiystyru'r straen tynnol wedi'i rolio a gwella perfformiad blinder.
4. Goblygiadau ar gyfer Ffabrigo a Dylunio:
Torri a Weldio: Mae torri thermol (fflam neu blasma) a weldio yn cyflwyno meysydd straen gweddilliol lleol newydd, difrifol yn aml, a all fod yn fwy na'r pwysau sydd wedi'u rholio. Rhaid ystyried y rhain wrth ddylunio manylion cyswllt, yn enwedig ar gyfer -aelodau sy'n dueddol o flinder.
Athroniaeth Dylunio: Ar gyfer dyluniad adeiladau cyffredinol o dan lwythi statig, mae effeithiau straen gweddilliol wedi'u rholio yn cael eu cwmpasu'n ymhlyg gan y fformiwlâu sy'n deillio o empirig ym manyleb AISC. Nid yw'r dylunydd yn eu cyfrifo'n uniongyrchol.
Dadansoddi Uwch: Ar gyfer cymwysiadau arbenigol (ee, asesiad perfformiad seismig gan ddefnyddio dadansoddiad elfen feidraidd uwch, neu ddyluniad strwythurau awyrofod hynod denau), efallai y bydd angen modelu'r patrwm straen gweddilliol yn glir i ragfynegi ymddygiad byclo a hysteresis anelastig yn gywir.
Tabl: Effeithiau a Rheoli Straen Gweddilliol mewn Trawstiau A572
| Agwedd | Effaith Straen Gweddilliol Fel-Rholiedig | Ystyriaeth Dylunio/Gwneuthuriad |
|---|---|---|
| Cryfder Colofn | Yn lleihau llwyth byclo critigol ar gyfer main canolradd. | Rhoddir cyfrif amdano yng Nghromliniau Colofn AISC (ee, cromlin ar gyfer siapiau W). |
| Bwclo ochrol Beam | Yn hyrwyddo cynnyrch cynharach ar flaenau fflans, gan effeithio ar gryfder LTB. | Wedi'i ymgorffori yn hafaliadau LTB AISC (cyfrifiad Fcr). |
| Bywyd Blinder | Mae straen tynnol ar y we{0}cyffordd fflans yn niweidiol. Mae straen cywasgol ar arwynebau yn fuddiol. | Hanfodol ar gyfer dyluniad blinder fesul ATSC Atodiad 3 neu AASHTO. Mae'n bosib y bydd triniaeth postio (peening) yn cael ei ddefnyddio. |
| Gwneuthuriad (Weldio) | Mae straen weldio newydd yn dominyddu; gall achosi afluniad. | Defnyddio dilyniannau weldio i leihau afluniad; gellir nodi rhyddhad straen ar gyfer adrannau trwchus. |
I grynhoi, mae'r patrwm straen gweddilliol mewn trawstiau A572 H wedi'u rholio poeth yn sgil-gynnyrch cynhenid o'r broses weithgynhyrchu. Er nad yw’n bryder mawr i’r rhan fwyaf o ddyluniadau adeiladau statig (gan fod codau wedi mewnoli eu heffeithiau), maent yn dod yn ystyriaeth hollbwysig ar gyfer sefydlogrwydd aelodau main, ymddygiad hydwyth o dan lwythi seismig, a bywyd blinder strwythurau sy’n destun llwyth cylchol. Mae deall eu bodolaeth yn caniatáu i beirianwyr wneud penderfyniadau gwybodus am ddewis aelodau, manylion cyswllt, a thriniaethau post gweithgynhyrchu posibl.