Zaktualizowany solver CBFEM

Solver obliczeniowy jest sercem CBFEM. 

Stale ulepszamy i doskonalimy tę metodę numeryczną. W wersji 21 zakończyliśmy kilkuletnie prace rozwojowe w obszarze nieliniowości geometrycznej i dużych odkształceń, w tym imperfekcji początkowych (GMNIA). Pozwoliło nam to przenieść aplikację Member z wersji beta do wersji produkcyjnej.

Wszędzie tam, gdzie sprawdzenia elementów w programach 3D MES nie są wystarczające dla naszych użytkowników, Member jest teraz dla nich dostępny. Elementy są teraz w pełni modelowane wraz z połączeniami końcowymi, co jest korzystne dla projektanta i zwalnia go z konieczności szacowania wpływu połączeń końcowych na nośność i utratę stateczności. Member radzi sobie z wpływem usztywnień poprzecznych i podłużnych, otworów, zmian wysokości przekroju poprzecznego, a także z wpływem podłączonych elementów drugorzędnych. Efekt skręcania i deplanacji nie stanowi problemu dla tej metody.

Jednocześnie metoda GMNIA znacząco służy do udoskonalenia modeli połączeń w aplikacji Connection. Jest teraz stosowana we wszystkich połączeniach przekrojów zamkniętych – rur okrągłych i prostokątnych. Zgodnie z normami, węzły rur oceniane są według wzorów empirycznych, których zakres stosowalności jest ograniczony do określonych warunków geometrycznych. Zgodność tych wzorów z rzeczywistością jest dość dyskusyjna, szczególnie na granicach przedziałów stosowalności. Ulepszona metoda GMNIA wykazuje bardzo dobrą zgodność ze wzorami normowymi, szczególnie w środkowych częściach przedziałów stosowalności. W przypadkach granicznych została ona dokładnie zwalidowana w odniesieniu do zaawansowanych modeli matematycznych (ABAQUS) oraz eksperymentów fizycznych.

Każda zmiana w modelu numerycznym nieuchronnie pociąga za sobą zmianę wyników. Dotyczy to również wersji 21, a w zdecydowanej większości przypadków różnice mieszczą się w granicach kilku procent.

Ponadto ulepszenie modelu przejawia się również w znacznym przyspieszeniu obliczeń, w zakresie do 30%.

Wydano w IDEA StatiCa wersja 21.0.

Solver GMNIA

Solver stosowany do węzłów przekrojów zamkniętych w IDEA StatiCa Connection, a także do GMNIA w IDEA StatiCa Member, został ulepszony. Zawiera teraz nieliniową formułę nie tylko elementów powłokowych (która była już obecna w poprzednich wersjach), ale także połączeń i więzów stosowanych w komponentach, takich jak śruby czy spoiny.

Model połączenia jest znacznie ulepszony przez wprowadzenie skondensowanego superelementu. Element ten jest dodawany za końcem elementu i ma takie same właściwości jak sprężysty model powłokowy elementu. Jest to tylko jeden element, ale pozwala na swobodny rozwój odkształceń i naprężeń sprężystych na końcach elementu. Dzięki temu część elementu składająca się z elementów powłokowych może być krótsza, a mimo to poprawia zachowanie modelu.

Na końcach elementów dodano skondensowany superelement

Pozwala to na skrócenie części modelu, w której stosowane są elementy powłokowe, przy jednoczesnym zwiększeniu precyzji modelu. Skutkuje to mniejszą liczbą elementów w modelu, co prowadzi do szybszego czasu obliczeń i wizualizacji wyników.

Odkształcenia przekroju poprzecznego na końcu modelu powłokowego

To jest główny powód wprowadzenia tej zmiany. Przekrój poprzeczny może odkształcać się na końcach modelu składającego się z elementów powłokowych. Węzły przekrojów zamkniętych wymagają stosunkowo długich elementów – do 10 średnic przekroju. Poprzez wprowadzenie skondensowanego superelementu za częścią modelu składającą się z elementów powłokowych, obliczenia są znacznie szybsze przy tej samej precyzji.

Wydano w IDEA StatiCa wersja 21.0.

Zredukowana nośność na zginanie powłoki dla przekrojów zamkniętych (imperfekcje)

Nośności węzłów przekrojów zamkniętych w normach są wyznaczane metodą trybów zniszczenia, która wykorzystuje modele dopasowania krzywych wyznaczone na podstawie eksperymentów i zaawansowanych modeli numerycznych. Rzeczywista konstrukcja zawiera imperfekcje początkowe i naprężenia resztkowe, które nie są uwzględniane przez modele powłokowe w IDEA StatiCa Connection. Aby osiągnąć bliższą zgodność z wynikami norm, wpływ naprężeń resztkowych i imperfekcji początkowych został wprowadzony w modelach IDEA StatiCa poprzez redukcję nośności na zginanie powłok przekrojów zamkniętych o wysokim stosunku D/(2t).

Te łączne zmiany pozwoliły nam osiągnąć bliską zgodność z wynikami metody trybów zniszczenia zawartej w normach projektowych.

Wydano w IDEA StatiCa wersja 21.0.

Stopniowe obliczenia dla GMNIA w Member

Parametr Liczba kroków obciążenia dla analizy GMNIA został dodany do ustawień projektu w Member w celu poprawy stabilności i bezpieczeństwa w nieliniowych obliczeniach elementów. Całkowite obciążenie jest dzielone na przyrostowe kroki (domyślnie 10), co zmniejsza ryzyko zbieżności solvera do niezamierzonej stabilnej gałęzi krzywej obciążenie–odkształcenie. To stopniowe podejście zapewnia płynniejszy przyrost obciążenia, dokładniejsze śledzenie równowagi oraz bezpieczniejsze wyznaczanie nośności granicznej w analizach geometrycznie i materiałowo nieliniowych.

Wydano w IDEA StatiCa wersja 25.1.