Η Επιρροή των Παραμενουσών Τάσεων στη Μορφή της Ουδέτερης Γραμμής

Μεταπτυχιακός Φοιτητής : Κούσουλα Παναγιώτα
Επιβλέπων Καθηγητής: Μιχάλτσος Γ., Καθηγητής
Ημερομηνία : Οκτώβριος 2013

Η παρούσα εργασία ασχολείται με τη μελέτη της επίδρασης των θερμικά επαγόμενων παραμενουσών τάσεων στη μορφή της ουδέτερης γραμμής  διατομών θερμής κατεργασίας κάτω από συνθήκες συνδυασμένης φόρτισης.

Στο πρώτο κεφάλαιο γίνεται μια σύντομη περιγραφή της επιρροής των παραμενουσών τάσεων όσον αφορά την ανάλυση και τη διαδικασία σχεδιασμού δομικών έργων από χάλυβα και εξάγεται το συμπέρασμα πως προκειμένου να παρέχονται αξιόπιστα αποτελέσματα, η επίδραση των θερμικών παραμενουσών τάσεων θα πρέπει αναμφίβολα να συνεκτιμηθεί.

Στο δεύτερο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στις γενικές αρχές που διέπουν τις παραμένουσες τάσεις στα χαλύβδινα στοιχεία καθώς είναι γνωστό ότι κατά τη διαμόρφωση των προτύπων ελασμάτων από χάλυβα, με έλαση εν θερμώ, αναπτύσσονται στα ελάσματα αυτά ορθές τάσεις που οφείλονται στην ανομοιόμορφη προσαρμογή των διαφόρων τμημάτων της διατομής τους από την θερμοκρασία της έλασης στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος.

Το τρίτο κεφάλαιο αφορά το μέγεθος και την κατανομή των παραμενουσών τάσεων σε διατομές θερμικά κατεργασμένες και συγκεκριμένα για την Ι-διατομή (διπλού ταυ) και της ορθογωνική διατομή.

Στο τέταρτο κεφάλαιο έχουμε τις πλαστικές ζώνες λόγω κάμψης, αξονικής δύναμης  και παραμενουσών τάσεων.

Στο πέμπτο κεφάλαιο εξάγονται οι εξισώσεις της θέσης της ουδέτερης γραμμής για τη διατομή διπλού ταυ και για τη συμπαγή τετραγωνική διατομή στην περίπτωση που αγνοούνται  και στις περίπτωση που λαμβάνονται υπόψη οι θερμικά παραμένουσες τάσεις.

Στο έκτο κεφάλαιο και εστιάζοντας στην ορθογωνική διατομή (καθώς η ουδέτερη γραμμή της φαίνεται να καμπυλώνεται υπό την επίδραση παραμενουσών τάσεων και συνδυασμένης φόρτισης)  βρίσκουμε τη θέση της ουδέτερης γραμμής για της περιπτώσεις της ελαστικής και ελαστοπλαστικής ανάλυσης.

Στο έβδομο κεφάλαιο δίνονται αριθμητικά παραδείγματα για τη διατομή διπλού ταυ και την συμπαγή ορθογωνική διατομή τόσο στην ελαστική περιοχή όσο και στην ελαστοπλαστική και πλαστική περιοχή. Με τον τρόπο αυτό βρίσκουμε το εύρος της επιρροής των παραμενουσών τάσεων στην μορφή της ουδέτερης γραμμής.

Τέλος το όγδοο κεφάλαιο αφορά σε συμπεράσματα τα οποία προέκυψαν κατά την παρούσα διπλωματική εργασία. Είναι γενικά αποδεκτό ότι η ουδέτερη γραμμή είναι μια ευθεία γραμμή στη διατομή μίας δοκού. Λαμβάνοντας υπόψη τις υφιστάμενες παραμένουσες τάσεις θερμικής κατεργασίας, ο άξονας αυτός γίνεται μια καμπύλη, εφόσον στη διατομή επενεργεί καμπτική ροπή Μy ή  μια ταυτόχρονη δράση καμπτικής ροπής Μy και αξονικής δύναμης Νx.

Μετατόπιση της ουδέτερης γραμμής (σε διπλά συμμετρικές διατομές) συμβαίνει στην περίπτωση της ταυτόχρονης δράσης καμπτικής ροπής και αξονικής δύναμης και μόνο στην ελαστική και ελαστοπλαστική περιοχή, καθώς στην πλαστική περιοχή η μορφή και η θέση της ουδέτερης γραμμής δεν επηρεάζονται.

Αυτή η μετατόπιση είναι σημαντική και έχει εύρος από 5% έως 30% του ύψους μιας διατομής διπλού  ταυ και από 2% έως και 10% για μία ορθογωνική.

Αυτό που συμβαίνει στην περίπτωση της ορθογωνικής διατομής είναι η μετατροπή της ουδέτερης γραμμής  από ευθεία γραμμή σε καμπύλη.

Η προαναφερθείσα αλλαγή της μορφής και η μετατόπιση της ουδέτερης γραμμής καταλήγουν στην αλλαγή των ροπών αντοχής των διατομής, που για την διατομή διπλού ταυ φτάνουν σε ποσοστό 25% για τις πάνω ίνες και 45% για τις κάτω.

 Τα αντίστοιχα ποσοστά για τις ορθογωνικές διατομές είναι 20 έως 25 %.

 

Δείτε τη ΜΕ στη βιβλιοθήκη του ΕΜΠ