Stochastic-based Reliability Analysis of Stainless Steel Beams under Bending

Abstract

The presented article studies the bending resistance of a stainless steel hot-rolled profile UPE 80, which is stressed by bending around the minor principal axis. Resistance is studied as the random output variable, which is a function of input material and geometric characteristics. The paper deals with the stochastic analysis of this static resistance. The computational model is created on the basis of the finite element method using geometric and materially nonlinear solution. The Ansys software with 4-node Shell 181 element is used. The input random variables of the stainless steel are taken from previous research aimed at identifying the material mechanical properties based on experimental research of austenitic chromium-nickel stainless steel 1.4307/AISI 304 L. Statistical analysis is performed using the Latin Hypercube Sampling method. The probability of achieving standard design resistance is estimated and compared with the reliability level in standard EN1990 given by the reliability factor beta 3.8. The article discusses the need for a larger number of samples for reliable estimates of design resistances and for the verification of partial reliability factors, which are a challenge for further research.

Analýza mezních stavů nosných konstrukčních prvků z nerezové oceli vyžaduje zahrnutí nelinearity materiálu do výpočtů únosnosti a deformace. Analýza štíhlých sloupů pod tlakem vyžaduje zahrnutí materiálové i geometrické nelinearity, což zvyšuje nároky na numerickou analýzu a vědecké výpočty. Tento příspěvek se zaměřuje na některé aspekty numerické analýzy tlačených sloupů s počátečními imperfekcemi, které mohou mít významný vliv na výsledky analýzy bezpečnosti a použitelnosti nosných konstrukcí se štíhlými prvky. Zvýšená přesnost výsledků experimentálního výzkumu materiálových charakteristik nerezové oceli je diskutována v souvislosti s vlastnostmi uhlíkové oceli a aplikací numerické analýzy ve stochastických výpočetních modelech.