Varianta 1: Modelování ve stejné rovině
První variantu představuje modelování obou ploch ve stejné rovině. Máme velkou obdélníkovou plochu (modré barvy), kterou chceme zesílit přídavnou plochou (zelené barvy). Obě plochy mají stejné souřadnice Z.
Při pohledu na síť konečných prvků u celé konstrukce a u jednotlivých dílčích ploch je zřejmé, že každá plocha má svou síť.
V levé konstrukci se prvky obou ploch kryjí. To neplatí pro pravou konstrukci. Síť konečných prvků velké plochy je tu ovlivněna jinými prvky integrovanými do plochy.
Abychom ukázali, jaký to může mít vliv, přiřadíme malým plochám velmi měkký materiál. Zatížíme také pouze malé plochy, abychom lépe ozřejmili jejich chování vůči velkým plochám.
V případě shodné sítě konečných prvků se plochy v levé konstrukce chovají, jako by byly slepené. Deformace jsou proto stejné. Jinou situaci můžeme pozorovat u pravé konstrukce. Při přetvoření sítě konečných prvků hlavní plochy se souřadnice konečných prvků shodují pouze v některých případech se souřadnicemi prvků malé plochy. Pouze v těchto bodech probíhá přenos síly. To také vysvětluje lokální špičky deformace malé plochy ve střední oblasti.
Pokud změníme znaménko zatížení, tak se také ukáže, že kvůli chybějícímu zadání kontaktu není žádná horní a spodní plocha. Obě plochy se mohou v místech, kde nejsou spojeny stejnými uzly sítě KP, prostupovat bez působení sil.
Závěr a výhled
Reálné modely jsou obvykle složitější než zde vybrané příklady. Geometrie vykazující více nepravidelností má na síť konečných prvků ještě větší vliv, takže může docházet k nepředvídatelným spojením nebo uvolněním mezi plochami. V oblastech, kde se plochy pohybují nezávisle na sobě, nelze také zadat žádné kontaktní podmínky. Proto bychom se měli při modelování této metodě vyvarovat.
Varianta 2: Součet tloušťky ploch
Pokud jsou obě plochy ze stejného materiálu, tak se nabízí možnost sečíst tloušťku obou ploch, a sloučit je tak v jednu. To může vyžadovat rozdělení hlavní plochy, což lze ovšem v zásadě relativně snadno provést. V našem příkladu jsme ocelovou desku o tloušťce 30 mm zesílili jinou 30milimetrovou deskou. Vlevo vidíme model s tělesovými prvky, který nám slouží k ověření.
Zjednodušené modelování ovšem samozřejmě nedokáže přesně zohlednit interakci ploch.
Varianta 3: Modelování pomocí kontaktního tělesa
Pokud interakce mezi oběma plochami hraje rozhodující roli, můžeme použít při modelování kontaktní těleso. K tomu je třeba zadat obě plochy v jejich těžištní rovině. Výsledná vzdálenost odpovídá tloušťce kontaktního tělesa. Tomuto tělesu lze následně přiřadit kontaktní podmínky (například neúčinnost v tahu, tření atd.).
Modelování pomocí spoje s čelní deskou lze zhlédnout v našem videu.
Databáze znalostí