Imagen 01 - Modelo completo

Eingabe des Schalenmodells

Crear un modelo de shell es muy fácil en RFEM. Existe la opción de generar un elemento de barra directamente en superficies (función "Generar superficies desde barra"). Inicialmente se crea una barra con una longitud de 4 m. Se selecciona el tipo de sección IPE 200. Después de modelar las vigas, se generan superficies a partir de la barra utilizando la función mencionada anteriormente.

Imagen 02 - generar superficies a partir de barras

Después de crear un modelo de concha puro de la viga, puede definir las condiciones de contorno. La viga debe estar apoyada en ambos lados. Estas condiciones de contorno se pueden crear con el uso de apoyos de línea. Para esta aplicación, la banda y las bridas del modelo de superficie se pueden soportar con soportes lineales. Eine komplette Einspannung der Lager ist dabei nicht nötig, da sich die Einspannung aus der Begrenzung der Wegfreiheitsgrade an Steg und Flansch ergibt.

Imagen 03 - condiciones del apoyo

Después de introducir las condiciones de contorno, puede definir el comportamiento plástico de las superficies seleccionando el modelo de material Isótropo Plástico 2D/3D. Este modelo de material le permite considerar la plastificación de la superficie durante el cálculo. También puede establecer la tensión equivalente de von Mises en el mismo cuadro de diálogo, ya que el límite elástico del material se establece en 24 kN/cm². Cuando especifica el comportamiento plástico del material, el incremento de carga se activa automáticamente en los parámetros de cálculo. El incremento de carga contribuirá a un comportamiento de convergencia más eficiente en el cálculo.

Imagen 04 - modelo de material

Se aplica una carga lineal a la estructura en la línea de intersección entre la brida superior y la banda. La magnitud de la carga se establece en 45 kN/m, ya que las articulaciones plásticas comienzan a formarse en ambas áreas de apoyo para esta carga.

Imagen 05 - Carga,

Las deformaciones están disponibles inmediatamente después del cálculo de toda la estructura. Es posible cambiar las vistas al esfuerzo equivalente según von Mises. La configuración predeterminada para RFEM muestra las tensiones con contornos suavizados. Esto causa una vista distorsionada de los resultados porque se excede el esfuerzo plástico máximo. Por lo tanto, es necesario seleccionar la opción de visualización "Constante en elementos" para los esfuerzos internos y tensiones en la superficie. Estos resultados representan el valor medio de cada elemento FE. Los valores de los nudos del elemento EF se utilizan para generar el valor medio. Cuando se usa un comportamiento de material plástico o no lineal, siempre es necesario seleccionar la opción de visualización "Constante en los elementos" porque el comportamiento del material hace que los valores del elemento se plastifiquen y, por lo tanto, la tensión plástica se visualice correctamente.

Imagen 06 - distribución de esfuerzos internos/tensiones

Para realizar una comparación con el cálculo analítico, es necesario hacer que los resultados del modelo de superficie sean comparables a los del modelo analítico. Para esto, es posible utilizar un haz de resultados. Con una viga resultante, todas las tensiones superficiales o sólidas en el modelo se pueden integrar juntas. Se puede realizar una comparación con el modelo analítico.

Definir el miembro en este modelo es muy fácil. Cuando el miembro 1D se genera en un modelo de superficie, aparece un miembro ficticio en la ubicación del miembro original, que sirve como marcador de posición. Este miembro no tiene rigidez y no se considerará en el cálculo. Puede cambiar el tipo de barra de "Dummy" a "Result Beam", y luego todas las superficies se pueden asignar a esta viga de resultados para ver los esfuerzos internos como un valor resultante. Para este ejemplo, las superficies de la brida y la banda se incluyen en la viga de resultados para ver los resultados de la fuerza interna de los elementos como si fuera un solo miembro.

Imagen 07 - Definición de una viga de resultados

Eingabe des Stabmodells

A modo de comparación, ahora se crea y carga un modelo de miembro simple para formar una bisagra de plástico. Se define un miembro simple con una sección de IPE 200. Para este miembro, crearemos un material adicional con propiedades de material isotrópico. Se selecciona el tipo de acero S235 para esta entrada. Existe la opción adicional de considerar una bisagra de plástico bajo No linealidad del miembro. Dado que solo se debe definir un momento de liberación de plástico, todas las demás fuerzas internas se establecen en un valor grande para que no se vean afectadas. El momento límite de plástico para IPE 200 con S235 se puede calcular de la siguiente manera:
M_ply = f_y ∙ W_ply
M_pliegue = 24 kN/cm ² ∙ 220,6 cm ³ = 54 kNm

Imagen 08 - Definición de una articulación plástica

Die Randbedingungen werden als beidseitig eingespannt angenommen, um mit dem Flächenmodell vergleichbar zu bleiben. La carga se aplica como carga de miembro en este ejemplo debido al hecho de que las cargas de línea se pueden usar solo para superficies. La carga máxima del miembro es de 45 kN/m.

Evaluación del cálculo comparativo

Los resultados de ambos cálculos ahora se pueden comparar en el gráfico siguiente. Los resultados son casi idénticos. Con el modelo de superficie, puede ver claramente las articulaciones plásticas que se han formado en los apoyos. Los esfuerzos internos resultantes en la viga resultante son muy similares a los esfuerzos internos del modelo de barra que incluye articulaciones plásticas. Las diferencias de resultados se pueden atribuir al modelado del modelo de superficie y a la idealización del modelo de barra.

Imagen 09 - Comparación de resultados