Disertasi ini membentangkan kajian ke atas analisis unsur terhingga ke atas kelakuan kilasan keratan keluli berbentuk tirus dengan pembukaan. Objektif kajian ini adalah untuk menentukan kesan pembukaan terhadap kelakuan kilasan pada keratan keluli berbentuk tirus, mengkaji kesan pembukaan web terhadap kelakuan kilasan keratan berbentuk tirus dengan pembukaan dan mencadangkan satu keratan keluli berbentuk tirus dengan pembukaan dibawah beban kilasan berdasarkan keputusan yang diperolehi daripada analisis unsur terhingga. Lima (5) pembolehubah seperti bentuk pembukaan, ketebalan web, ketebalan bebibir, saiz pembukaan dan susunan pembukaan telah dikenal pasti dan diuji untuk mengkaji kesan pembolehubah tersebut terhadap putaran kilasan keratan keluli. Sebanyak seratus dua puluh (120) model unsur terhingga telah dilakukan dalam kajian ini termasuk keratan keluli berbentuk tirus tanpa pembukaan. Hasil kajian dinyatakan dalam sebutan anjakan, rintangan kilasan dan pengurangan isipadu. Berdasarkan keputusan analisis, ia jelas menunjukkan bahawa tidak ada penambahbaikan atas sifat kejuruteraan dan prestasi keratan keluli berbentuk tirus dengan pembukaan terhadap rintangan kilasan. Kehadiran pembukaan web mengakibatkan pengurangan rintangan kilasan. Pembukaan berbentuk bulat lebih baik dalam rintangan kilasan berbanding pembukaan berbentuk empat persegi tetapi bukaan berbentuk empat persegi lebih baik dalam pengurangan isipadu. Selain itu, peningkatan ketebalan web dan bebibir akan meningkatkan pengurangan isipadu. Peningkatan saiz pembukaan telah mengurangkan rintangan kilasan tetapi meningkatkan pengurangan isipadu. Apabila saiz pembukaan web melebihi 0.3D, rintangan kilasan berada dalam julat 1-10%. Susunan pembukaan dengan posisi 6 dan 7 tertutup adalah yang terbaik. Keratan optimum keluli berbentuk tirus dengan pembukaan ialah dengan 0.4D hingga 0.6D pembukaan berbentuk bulat adalah dicadangkan.
_______________________________________________________________________________________________________
This dissertation presents the study of finite element analysis (FEA) on torsion behaviour for tapered steel section with perforation. The objective of this study are to determine the effect of the perforation on the torsion behaviour of tapered steel section, to investigate the effect of the web opening to the torsion behaviour of tapered steel section with perforation and lastly to purpose an optimal section of tapered steel section with perforation under torsion loading based on the results obtained from FEA. Five (5) variables such as opening shape, web thickness, flange thickness, opening size and opening arrangement were identified and tested to study their effect on torsional rotation of tapered steel section. A total of one hundred and twenty (120) of finite element (FE) models were than employed in this study including tapered steel section without perforation. The results were expressed in terms of displacement, torsional resistance (TR) and volume reduction (VR). Based on the analysis result, it is clearly showed that there is no improvement on the engineering properties and performance of tapered steel section with perforation in term of TR. The presence of web opening will result in reduction of TR. Circular shape opening performed better in TR compared to square shape opening but square shape opening performed better in VR. Besides that, the increase of web and flange thickness will increase the VR. The increase of opening size reduces the TR but increase the VR. When web opening size exceeding 0.3D, the TR decrease more than 1% but less than 10%. The best opening arrangement is position 6&7 closed increased the TR about 1.29% and the VR is 13.77%. An optimal section of tapered steel section with perforation with 0.4D to 0.6D circular shaped opening was proposed.
Finite element analysis on torsion behaviour of tapered steel section with perforation / Nor Amirah Yaani