Nghiên Cứu Phân Tích Phi Tuyến Khung Thép Phẳng Với Phương Pháp Phần Tử Lai

Nghiên cứu này trình bày một phương pháp mới để phân tích phi tuyến khung thép phẳng bằng phương pháp phần tử lai. Mục tiêu chính là mô phỏng ứng xử phi đàn hồi của khung thép dưới tải trọng tĩnh. Phương pháp này sử dụng một phần tử dầm-cột được cấu tạo từ ba phần tử con, trong đó hai phần tử đầu mút mô phỏng ứng xử phi đàn hồi và một phần tử giữa mô phỏng ứng xử đàn hồi. Điều này cho phép mô phỏng chính xác hơn các tác động phi tuyến hình học và vật liệu trong khung thép. Theo nghiên cứu, phương pháp này có thể áp dụng cho nhiều loại tiết diện khác nhau và có thể tính toán hiệu quả hơn so với các phương pháp truyền thống.

Để mô phỏng ứng xử phi đàn hồi, phần tử dầm-cột được chia thành ba phần tử con. Hai phần tử đầu mút được xem như khớp dẻo, trong khi phần tử giữa được giả định là đàn hồi. Các hàm ổn định được sử dụng để theo dõi sự chảy dẻo qua mặt cắt ngang và dọc theo chiều dài phần tử. Phương pháp Rayleigh-Ritz được áp dụng để giải các phương trình vi phân chủ đạo, giúp giảm thiểu thời gian tính toán. Kết quả cho thấy phương pháp này có thể mô phỏng chính xác ứng xử phi tuyến của khung thép, đồng thời giảm thiểu số lượng phần tử cần thiết trong mô hình.

Chương trình máy tính được phát triển để thực hiện phân tích số cho khung thép phẳng. Các kết quả thu được từ chương trình được so sánh với các lời giải phân tích có sẵn và phương trình thiết kế. Kết quả cho thấy độ chính xác cao của phương pháp đề xuất, cho phép ứng dụng trong thực tế thiết kế kết cấu. Phương pháp này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ tin cậy trong thiết kế khung thép, đặc biệt trong các tình huống phức tạp.

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp phân tích phi tuyến khung thép phẳng bằng phương pháp phần tử lai là một công cụ hiệu quả và đáng tin cậy cho thiết kế kết cấu. Phương pháp này không chỉ khắc phục được những nhược điểm của các phương pháp truyền thống mà còn mở ra hướng đi mới trong việc mô phỏng ứng xử của khung thép dưới tải trọng tĩnh. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành xây dựng, đặc biệt là trong thiết kế và phân tích các công trình kết cấu phức tạp.