Validation of Stainless-Steel CHS Columns Finite Element Models

Abstract

Stainless-steel elements are increasingly used in a wide range of load-bearing structures due to their strength, minimal maintenance requirements, and aesthetic appearance. Their response differs from standard steels; therefore, it is necessary to choose a different procedure when creating a correct computational model. Seven groups of numerical models differing in the used formulation of elements integration, mesh density localization, nonlinear material model, and initial geometric imperfection were calibrated. The results of these advanced simulations were validated with published results obtained by an extensive experimental approach on circular hollow sections columns. With regard to the different slenderness of the cross-sections, the influence of the initial imperfection in the form of global and local loss of stability on the response was studied. Responses of all models were validated by comparing the averaged normalized ultimate loads and the averaged normalized deflections with experimentally obtained results.

Nerezové prvky se pro svou pevnost, minimální nároky na údržbu a estetický vzhled stále více uplatňují v široké škále nosných konstrukcí. Jejich odezva se liší od standardních ocelí; proto je nutné při tvorbě správného výpočtového modelu zvolit jiný postup. Bylo kalibrováno sedm skupin numerických modelů lišících se použitou formulací integrace prvků, lokalizací hustoty sítě, nelineárním materiálovým modelem a počáteční geometrickou nedokonalostí. Výsledky těchto pokročilých simulací byly validovány publikovanými výsledky získanými rozsáhlým experimentálním přístupem na sloupech s kruhovými dutými průřezy. S ohledem na rozdílnou štíhlost průřezů byl studován vliv počáteční nedokonalosti v podobě globální a lokální ztráty stability na odezvu. Odezvy všech modelů byly ověřeny porovnáním průměrných normalizovaných konečných zatížení a průměrných normalizovaných průhybů s experimentálně získanými výsledky.