Model de placă și convergența plasei

Creșterea numărului de elemente oferă rezultate mai precise, dar cu costul unei cerințe computaționale mai ridicate.

Model de placă

Elementele de tip coajă sunt recomandate pentru modelarea plăcilor în analiza cu Metoda Elementelor Finite a îmbinărilor structurale. Se aplică elemente de coajă patrulatere cu 4 noduri la colțuri. În fiecare nod se consideră șase grade de libertate: 3 translații (u_x, u_y, u_z) și 3 rotații (φ_x, φ_y, φ_z). Deformațiile elementului sunt împărțite în componente de membrană și de încovoiere.

Formularea comportamentului de membrană se bazează pe lucrarea lui Ibrahimbegovic (1990). Se iau în considerare rotațiile perpendiculare pe planul elementului. Se asigură o formulare completă 3D a elementului. Deformațiile de forfecare în afara planului sunt considerate în formularea comportamentului la încovoiere al elementului, pe baza ipotezei Mindlin. Se aplică varianta internă stabilizată a elementului de placă Mindlin patrulater cu deformație de forfecare constantă de-a lungul muchiei. Elementele sunt inspirate din elementele MITC4; a se vedea Dvorkin (1984). Coaja este împărțită în cinci straturi de integrare pe grosimea plăcii în fiecare punct de integrare, iar comportamentul plastic este analizat în fiecare punct. Aceasta se numește integrare Gauss–Lobatto. Stadiul neliniar elastic-plastic al materialului este analizat în fiecare strat pe baza deformațiilor cunoscute. Se afișează doar tensiunile și deformațiile maxime din toate straturile.

Convergența plasei

Există câteva criterii pentru generarea plasei în modelul îmbinării. Verificarea îmbinării trebuie să fie independentă de dimensiunea elementului. Generarea plasei pe o placă separată este lipsită de probleme. Trebuie acordată atenție geometriilor complexe, cum ar fi panourile rigidizate, T-stub-urile și plăcile de bază. Analiza de sensibilitate privind discretizarea plasei trebuie efectuată pentru geometrii complicate.

Toate plăcile unei secțiuni transversale a unui element au o împărțire comună în elemente. Dimensiunea elementelor finite generate este limitată. Dimensiunea minimă a elementului este setată la 10 mm, iar dimensiunea maximă la 50 mm (poate fi setată în Code setup). Plasele de pe tălpi și inimi sunt independente unele de altele. Numărul implicit de elemente finite este setat la 8 elemente pe înălțimea secțiunii transversale, după cum se arată în figura următoare. Utilizatorul poate modifica valorile implicite în Code setup.

Plasa pe un element cu constrângeri între inimă și placa tălpii

Plasa plăcilor de capăt este separată și independentă de celelalte componente ale îmbinării. Dimensiunea implicită a elementului finit este setată la 16 elemente pe înălțimea secțiunii transversale, după cum se arată în figură.

Plasa pe o placă de capăt cu 7 elemente pe lățimea sa

Următorul exemplu al unui rost grindă-stâlp ilustrează influența dimensiunii plasei asupra rezistenței la moment. O grindă cu secțiune deschisă IPE 220 este conectată la un stâlp cu secțiune deschisă HEA 200 și încărcată cu un moment încovoietor, după cum se arată în figura următoare. Componenta critică este panoul de inimă al stâlpului la forfecare. Numărul elementelor finite pe înălțimea secțiunii transversale variază de la 4 la 40, iar rezultatele sunt comparate. Liniile întrerupte reprezintă diferențele de 5%, 10% și 15%. Se recomandă împărțirea înălțimii secțiunii transversale în 8 elemente.

Modelul rostului grindă-stâlp și deformațiile plastice la starea limită ultimă

Influența numărului de elemente asupra rezistenței la moment

Este prezentată analiza de sensibilitate a plasei pentru un element de rigidizare zvelt comprimat al panoului de inimă al stâlpului. Numărul de elemente pe lățimea elementului de rigidizare variază de la 4 la 20. Primul mod de flambaj și influența numărului de elemente asupra rezistenței la flambaj și a sarcinii critice sunt prezentate în figura următoare. Se afișează diferențele de 5% și 10%. Se recomandă utilizarea a 8 elemente pe lățimea elementului de rigidizare.

Primul mod de flambaj și influența numărului de elemente de-a lungul elementului de rigidizare asupra rezistenței la moment

Este prezentată analiza de sensibilitate a plasei pentru un T-stub la întindere. Jumătate din lățimea tălpii este împărțită în 8 până la 40 de elemente, iar dimensiunea minimă a elementului este setată la 1 mm. Influența numărului de elemente asupra rezistenței T-stub-ului este prezentată în figura următoare. Liniile întrerupte reprezintă diferențele de 5%, 10% și 15%. Se recomandă utilizarea a 16 elemente pe jumătatea lățimii tălpii.

Influența numărului de elemente asupra rezistenței T-stub-ului