Experimental and numerical study on the static and dynamic behaviour of notched square hollow sections made of three different types of S355

Abstract

Denne studien sammenligner den mekaniske oppførselen til kvadratiske hulprofiler, produsert av tre ulike S355-kvaliteter: kaldformet, varmvalset og offshore stål. Basert på kvasistatiske enaksielle strekktester, ble en materialmodell og et bruddkriterium for hver stålkvalitet kalibrert. Bruddkriteriet anvendte en nylig foreslått regulariseringsmodell (eng: through-thickness damage regularisation scheme), med formål om å beskrive kapasiteten til hulprofilene ved bruk av skallelementer. Både kvasistatiske og dynamiske trepunkts bøyetester ble gjennomført. Kjerver ble brukt til å fremprovosere brudd i testene. Det kaldformede stålet hadde høyest flytespenning av de tre stålkvalitetene, og offshore-stålet hadde bedre duktilitet enn de andre to. Resultatene til de numeriske simuleringene viste at regulariseringsmodellen klarte å simulere materialoppførselen og brudd.

This study compares the mechanical behaviour of square hollow sections (SHS) made of three different types of S355: cold-formed, hot-rolled and offshore steel. A material model and failure criterion for each steel type were calibrated based on quasi-static uniaxial tensile tests. The failure criterion applies a recently proposed through-thickness damage regularisation model with the purpose of accurately describing the load-bearing capacity using shell elements. Experimental three-point bending tests were conducted at both quasi-static and dynamic conditions. Notches were used to trigger failure in the tests. The cold-formed steel exhibited the highest yield stress of the three, while the offshore steel displayed better ductility than the two other steel types. The numerical simulations showed that a shell element model of the SHS incorporating the regularisation scheme was able to describe the material behaviour and predict failure.