Le type de charge Formation de poches vous permet de simuler les actions de pluie sur les surfaces à courbure multiple en considérant les déplacements selon l'analyse des grandes déformations.
Ce processus numérique de pluie analyse la géométrie de surface assignée et détermine quelle partie de la pluie s'écoule et quelle partie de la pluie s'accumule pour former des flaques (poches d'eau) sur la surface. La taille de la poche d'eau se traduit par une charge verticale pour le calcul de structure.
Cette fonctionnalité peut par exemple être utilisée pour analyser des géométries de toiture à membrane, presque horizontales soumises à une charge de pluie.
Par rapport au module additionnel RF-FORM-FINDING (RFEM 5), les nouvelles fonctionnalités suivantes ont été ajoutées au module complémentaire Recherche de forme pour RFEM 6 :
Spécification de toutes les conditions aux limites de recherche de forme dans un cas de charge
Enregistrement des résultats de la recherche de forme comme état initial pour une analyse ultérieure du modèle
Assignation automatique de l'état initial de recherche de forme via des assistants de combinaison à toutes les situations de charge d'une situation de projet
Conditions aux limites de la géométrie de recherche de forme supplémentaires pour les barres (longueur sans contrainte, flèche verticale maximale, flèche verticale au point inférieur)
Conditions aux limites de charge supplémentaires pour les barres (force maximale dans la barre, force minimale dans la barre, composante horizontale en traction, traction à l'extrémité i, traction à l'extrémité j, traction minimale à l'extrémité i, traction minimale à l'extrémité j).
Type de matériau « Textile » et « Feuille » dans la bibliothèque de matériaux
Recherches de formes parallèles dans un modèle
Simulation d'états de recherche de forme séquentiels avec le module complémentaire Analyse des phases de construction (CSA)
Une fois que vous avez activé le module complémentaire Recherche de forme dans les données de base, un effet de recherche de forme est assigné aux cas de charge de catégorie « Précontrainte » en association avec les charges de recherche de forme provenant de la barre, de la surface et du solide. Il s'agit d'un cas de charge de précontrainte. Cela se transforme en une analyse de recherche de forme pour l'ensemble du modèle avec tous les éléments de barre, de surface et de volume qui y sont définis. La mise en forme des barres et éléments de membrane pertinents au milieu du modèle global est obtenue à l'aide de charges de recherche de forme spéciales et de définitions de charges régulières. Ces charges de recherche de forme décrivent l'état de déformation ou de force attendu après la recherche de forme dans les éléments. Les charges régulières décrivent la charge externe sur l'ensemble du système.
Savez-vous exactement comment la recherche de forme est effectuée ? Tout d'abord, le processus de recherche de forme des cas de charge avec la catégorie de cas de charge « Précontrainte » déplace la géométrie de maillage initiale vers une position d'équilibre optimale au moyen de boucles de calcul itératives. Pour effectuer cette opération, le logiciel utilise la méthode URS (Updated Reference Strategy) du Professeur Bletzinger et du Professeur Ramm. Cette solution technologique se définit par l'équilibre de formes correspondant presque entièrement aux conditions limites de recherche de forme initialement déterminées suite au calcul (affaissement, force, précontrainte).
Outre la description pure associée à la formation de flèches ou d'efforts souhaités sur les éléments à former, la méthode URS repose aussi entièrement sur la considération d'efforts réguliers. Cette opération permet globalement de décrire le poids propre ou la pression pneumatique par des charges d'éléments correspondants.
Toutes ces options offrent la possibilité au noyau de calcul d'évaluer des formes anticlastiques ou synclastiques présentant un état d'équilibre des forces pour des géométries planes ou symétriques en rotation. Afin de pouvoir intégrer séparément ou conjointement ces deux types dans un seul environnement de manière réaliste, le calcul vous offre deux possibilités pour décrire les vecteurs d'effort de recherche de forme :
La méthode en tension - description des vecteurs d'effort de recherche de forme dans l'espace pour les géométries planes
La méthode de projection - description des vecteurs d'effort de recherche de forme basée sur un plan de projection avec ancrage de la position horizontale pour les géométries coniques
Dans le « cas de charge de précontrainte », le processus de recherche de forme vous fournit un modèle structurel avec les efforts actifs. Ce cas de charge affiche le déplacement de la position d'entrée initiale vers la géométrie déterminée par la forme dans les résultats de déformation. Dans les résultats basés sur les forces ou les contraintes (efforts internes de la barre et de la surface, contraintes volumiques, pressions de gaz, etc.), il clarifie l'état pour le maintien de la forme trouvée. Pour l'analyse de la géométrie de forme, le logiciel vous propose un tracé de contour plat avec sortie de la hauteur absolue et un tracé d'inclinaison pour visualiser la situation de la pente.
Il s'agit maintenant de poursuivre le calcul du modèle global. Pour ce faire, le programme transfère la géométrie trouvée, y compris les déformations par élément, à un état initial universellement applicable. Vous pouvez maintenant l'utiliser dans les cas de charge et les combinaisons de charge.
Détermination des contraintes principales et de base, des contraintes de membrane et de cisaillement, ainsi que des contraintes équivalentes et des contraintes équivalentes de membrane
Analyse de contraintes pour les éléments structuraux de formes simples ou complexes
Contrainte équivalente calculée selon différentes hypothèses :
Hypothèse de la modification de forme (Von Mises)
Hypothèse de la contrainte de cisaillement (Tresca)
Hypothèse de contrainte normale (Rankine)
Hypothèse de déformation principale (Bach)
Option pour l'optimisation des épaisseurs de surface et pour le transfert des données vers RFEM
Sortie des déformations
Sortie détaillée de différents composants de contraintes et des rapports dans les tableaux et graphiques
Fonction de filtrage pour les solides, les surfaces, les lignes et les nœuds dans les tableaux
Contraintes transversales de cisaillement selon Mindlin, Kirchhoff ou les spécifications définies par l'utilisateur
De nombreuses options sont disponibles pour une saisie et une modélisation simples de vos modèles. Votre modèle est entré sous forme de modèle 1D, 2D ou 3D. Les types de barre tels que les poutres, les treillis ou les barres de traction facilitent la définition des propriétés de barre. Pour modéliser des surfaces, RFEM fournit différents types de surface, tels que « Standard », « Sans épaisseur », « Rigide », « Membrane » et « Distribution de charge ». De plus, différents modèles de matériau sont disponibles dans RFEM : Isotrope | Linéaire élastique, Orthotrope | Linéaire élastique (surfaces, solides) ou Isotrope | Bois | Linéaire élastique (barres)
Le nombre de degrés de liberté dans un nœud n'est plus un paramètre de calcul global dans RFEM (6 degrés de liberté pour chaque nœud de maillage dans les modèles 3D, 7 degrés de liberté pour l'analyse de torsion de gauchissement). Ainsi, chaque nœud est généralement considéré avec un nombre de degrés de liberté différent, ce qui conduit à un nombre variable d'équations dans le calcul.
Cette modification accélère le calcul, en particulier pour les modèles pouvant être simplifiés de manière significative tels que les structures en treillis et à membrane.
Lorsque l'option {$>topologie de la forme obtenue par recherche de forme' est activée dans le navigateur de projet - Afficher, l'affichage du modèle est optimisé selon la géométrie de la recherche de forme. Les charges sont par exemple affichées par rapport au système déformé.
Une fois {$>Afficher la recherche de forme' dans le menu contextuel, cette recherche est effectuée automatiquement à partir des propriétés de recherche de forme enregistrées lorsqu'une surface de membrane est modifiée. Ce mode graphique interactif est basé sur la méthode de la densité de force.
Dans RFEM, il est possible de coupler des surfaces avec les types de rigidité « Membrane » et « Membrane orthotrope » avec les modèles de matériau « Isotrope élastique non linéaire 2D/3D » et « Isotrope plastique 2D/3D » (pour cela, le module additionnel RF-MAT NL est requis).
Cette fonctionnalité permet de simuler par exemple le comportement non linéaire d'un film ETFE.
Détermination des contraintes principales et de base, des contraintes de membrane et de cisaillement, ainsi que des contraintes équivalentes et des contraintes équivalentes de membrane
Analyse de contraintes pour les éléments structuraux de formes simples ou complexes
Contrainte équivalente calculée selon différentes démarches :
Hypothèse de la modification de forme (Von Mises)
Hypothèse de la contrainte de cisaillement (Tresca)
Hypothèse de contrainte normale (Rankine)
Hypothèse de déformation principale (Bach)
Option pour l'optimisation des épaisseurs de surface et pour le transfert des données vers RFEM
Vérification de l'état limite de service par le contrôle des déformations /déplacements de surface
Sortie détaillée de différents éléments de contraintes et des rapports dans les tableaux et graphiques
Fonction de filtrage pour les surfaces, les lignes et les nœuds dans les tableaux
Contraintes transversales de cisaillement selon Mindlin, Kirchhoff ou des spécifications définies par l'utilisateur
Le calcul non-linéaire itératif adopte la géométrie réelle du maillage (plat, simple courbure, double courbure) de la surface sélectionnée et met à plat le patron selon la méthode de l'énergie potentielle minimale tout en considérant les propriétés du matériau isotrope.
L'objectif de cette méthode est de compresser la géométrie du maillage dans une presse en supposant un contact sans frottement afin de trouver un état où les contraintes dues à la mise à plat du composant dans le plan sont à l'équilibre. On obtient ainsi le patron de coupe facilement mais avec une précision optimale. La compensation de la chaîne, de la trame et des lignes de contour sont considérées. Les tolérances définies sur les lignes de contour sont ensuite appliquées à la géométrie de surface plane résultante.
Fonctionnalités :
Minimisation de l'énergie de distorsion lors du processus de mise à plat pour des coupes très précises
Application adaptée à quasiment tous les maillages
Détection des définitions de patrons de coupe adjacents pour conserver les mêmes longueurs
RF-CUTTING-PATTERN est activé dans l'onglet Options des Données de base du modèle RFEM et « Patron de coupe » apparaît dans les données du modèle. Si la surface de la membrane/toile est trop grande à la position d'origine, elle peut être divisée par des lignes de coupe.
Les lignes de contour, les compensations et les tolérances sont ensuite définies pour chaque patron.
Étapes :
Création de lignes de coupe
Création du patron en sélectionnant les lignes de contour ou par génération partiellement automatique
Sélection libre de l'orientation de la chaîne et de la trame en entrant l'angle
Application des valeurs de compensation
Définition facultative de différentes compensations pour les lignes de contour
Différentes tolérances (soudure, ligne de contour)
Représentation préliminaire du patron de coupe dans la fenêtre graphique latérale sans lancer le calcul non linéaire principal
La recherche de forme permet d'obtenir une nouvelle forme avec les efforts internes correspondants. Les résultats habituels (déformations, efforts, les contraintes, etc.) peuvent être affichés dans le cas de RF-FORM-FINDING.
Cette forme précontrainte est disponible à l'état initial pour tous les autres cas de charge et combinaisons de charges dans le calcul de structure.
Pour faciliter la définition des cas de charge, vous pouvez utiliser la transformation NURBS (calcul des paramètres/recherche de forme). Cette fonction génère les surfaces et câbles d'origine dans la position trouvée après la recherche de forme.
Les charges libres peuvent être situées sur des parties sélectionnées de la structure à l'aide des points de grille des surfaces ou des nœuds de définition des surfaces NURBS.
La fonction de recherche de forme est activée dans l'onglet Options de la boîte de dialogue Données de base. Les précontraintes (ou les exigences géométriques pour les barres) peuvent être définies dans les paramètres des surfaces et des barres. La recherche de forme est effectuée à l'aide du calcul du cas de RF-FORM-FINDING.
Étapes :
Création d'un modèle dans RFEM (surfaces, poutres, câbles, supports, définition du matériau, etc.)
Définition de la précontrainte requise pour les membranes et de l'effort ou de la longueur/flèche des barres (câbles, par exemple)
Considération facultative d'autres charges pour le processus de recherche de forme dans des cas de charge spéciaux (poids propre, compression, poids des nœuds acier, etc.)
Définition des charges et des combinaisons de charges pour des calculs de structure ultérieurs
Le programme effectue une recherche de forme sur le modèle global au démarrage du calcul. Le calcul prend en compte l'interaction entre les éléments de la recherche de forme (membranes, câbles, etc.) et la structure porteuse.
Le processus de recherche de forme est effectué de manière itérative comme une analyse non linéaire spéciale, inspirée de la méthode URS (Updated Reference Strategy) du Professeur Bletzinger et du Professeur Ramm. On obtient ainsi des formes en équilibre en considérant la précontrainte définie.
Cette option vous permet en outre de considérer les charges individuelles telles que le poids propre ou la pression interne pour les modèles pneumatiques dans la recherche de forme. Les précontraintes des surfaces (des membranes, par exemple) peuvent être définies de deux manières :
Méthode standard : définition de la précontrainte requise dans une surface
Méthode de projection : définition de la précontrainte requise dans une projection de surface, stabilisation notamment pour les formes coniques
Après le calcul, l'onglet « Coordonnées du point » s'affiche dans le patron de coupe. Les résultats sont donnés sous forme de tableau de coordonnées et de surface dans la fenêtre graphique. Ce tableau contient les coordonnées mises à plat de chaque nœud du maillage en fonction du centre de gravité du patron de coupe. Le patron de coupe est affiché dans une fenêtre graphique avec le système de coordonnées du centre de gravité. La ligne des nœuds sélectionnée de tableau est indiquée par une flèche dans la fenêtre graphique. L'aire du patron de coupe est en outre affichée sous le tableau des nœuds.
Les résultats habituels (contraintes, déformations, etc.) sont de plus affichés dans le cas de charge RF-CUTTING-PATTERN dans RFEM. Fonctionnalités :
Résultats dans un tableau avec informations sur le patron de coupe
Tableau s'adaptant au graphique
Export de la géométrie mise à plat dans un fichier DXF
Sortie des déformations après la mise à plat pour évaluer les patrons de coupe
Définition libre d'armature à 2 ou 3 couches pour la vérification à l'ELU
Représentation vectorielle des directions principales de contrainte des efforts internes permettant l'ajustement de l'orientation de la troisième couche d'armatures pour les actions
Vérifications alternatives pour éviter les armatures de compression ou d'effort tranchant
Vérification des surfaces comme poutre-voile (théorie des membranes)
Définition des armatures de base pour les couches d'armature inférieure et supérieure
Définition des armatures prévues pour la vérification à l'état limite de service (ELS)
Sortie de résultats aux points de grille quelconque choisie par l'utilisateur
RF-CONCRETE peut également effectuer une analyse non linéaire des déformations. L'analyse est effectuée à l'aide de l'extension de module RF-CONCRETE Deflect avec une réduction de la rigidité conformément aux normes, ou par RF-CONCRETE NL, qui réalise le calcul non linéaire général par itération, durant lequel la réduction de rigidité est déterminée.
Vérification avec les moments de calcul aux extrémités de poteau
Liste des causes de l'échec de vérification
Détails du calcul à tous les emplacements couverts par la vérification pour une détermination parfaitement claire des armatures
Export des isolignes des armatures longitudinales au format DXF avec possibilité d'utilisation des données dans les programmes CAO comme géométrie de base d'armature.
Les vérifications sont effectuées pas à pas par le calcul des valeurs propres des valeurs idéales de voilement pour les états de contraintes individuelles, ainsi que la valeur de voilement pour l'effet simultané de tous les composants de contraintes.
L'analyse du flambement est basée sur la méthode des contraintes réduites, en comparant les contraintes agissantes à une condition de contrainte limite réduite à partir de la condition d'élasticité de von Mises pour chaque panneau de flambement. La vérification est basée sur un seul rapport d'élancement global déterminé par l'ensemble du champ de contrainte. Par conséquent, la vérification du chargement unique et la fusion ultérieure à l'aide du critère d'interaction sont omises.
Afin de déterminer le comportement au voilement de plaque, qui est similaire à celui d'une barre, le module calcule les valeurs propres des valeurs idéales de voilement de plaque à l'aide de bords longitudinaux supposés librement. Les rapports d'élancement et les facteurs de réduction selon l'EN 1993-1-5, Ch. 4 ou Annexe B ou DIN 18800, partie 3, tableau 1. La vérification est ensuite effectuée selon le chapitre de l'EN 1993-1-5. 10 ou DIN 18800, Partie 3, Éq. (9), (10) ou (14).
Le panneau est discrétisé en éléments finis quadrilatérals ou, si nécessaire, triangulaires. Chaque nœud d'élément a six degrés de liberté.
Le composant en flexion d'un élément triangulaire est basé sur l'élément lynn-dhillon (2nd Conf. Méthode de matrice JAPAN - USA, Tokyo) selon la théorie de Mindlin sur la flexion. Cependant, le composant de membrane est basé sur l'élément BERGAN-FELAPPA. Les éléments quadrilatérals sont constitués de quatre éléments triangulaires, tandis que le nœud interne est éliminé.
Les structures sont entrées sous forme de modèles 1D, 2D ou 3D. Les types de barre (poutres, treillis, barre de traction, etc.) facilitent la définition des propriétés des barres. Pour la modélisation des surfaces, RFEM fournit, par exemple, les types Standard, Orthotrope, Verre, Laminé, Rigide, Membrane, etc.
De plus, RFEM a le choix entre les modèles de matériau Isotrope linéairement élastique, Isotrope plastique 1D/2D/3D, Isotrope élastique non linéaire 1D/2D/3D, Orthotrope élastique 2D/3D, Orthotrope plastique 2D/3D (Tsai-Wu 2D/3D), et Isotrope thermique -élastique, Maçonnerie isotrope 2D et Endommagement isotrope 2D/3D.