Comparación del diseño de plástico (modelo de cáscara) y el modelo de viga no lineal

Artículo técnico

Este artículo fue traducido por el Traductor de Google Ver texto original

El siguiente ejemplo presenta una comparación entre un modelo de carcasa y un modelo de barra simple realizado en RFEM. En el caso del modelo de carcasa, se suspende una viga dentro de las superficies y se modela con restricciones en ambos lados debido a las condiciones de contorno. Biestables de plástico cuando están sobrecargados. Se trata de un sistema estáticamente indeterminado que formará articulaciones de plástico. La comparación se lleva a cabo en un modelo de barra, que tiene las mismas condiciones de contorno que el modelo de cáscara.

Figura 01 - Complete Model

Introducción del modelo de depósito

Puede crear el modelo de caparazón en RFEM que proporciona la opción de generar directamente un elemento de barra en superficies (función 'Generar superficies desde barra'). Se crea inicialmente una barra con una longitud de 4 m. Se selecciona el tipo de sección IPE 200. Después del modelado de las vigas, se generan superficies desde la barra utilizando la función mencionada anteriormente.

Figura 02 - Generate Surfaces from Member

Después de crear un modelo de cáscara puro de la viga, puede definir las condiciones de contorno. La viga debe apoyarse en ambos lados. Estas condiciones de contorno se pueden crear con el uso de apoyos en línea. Para esta aplicación, el alma y los bordes del modelo de superficie se pueden soportar con apoyos en línea. No es necesaria una restricción completa del apoyo ya que la restricción resulta del límite de grados de libertad de traslación en el alma y el ala.

Figura 03 - Support Conditions

Después de introducir las condiciones de contorno, puede seleccionar el modelo de material Isótropo plástico 2D / 3D. Este modelo de material le permite considerar la plastificación de la superficie durante el cálculo. En el mismo cuadro de diálogo, también puede establecer la tensión equivalente de von Mises ya que el límite elástico del material se establece en 24 kN / cm². Cuando se 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.

Figura 04 - Material Model

Se aplica una carga lineal a la estructura en la línea de intersección entre el ala superior y el alma. La magnitud de carga se establece en 45 kN / m. En ambos apoyos se empiezan a formar articulaciones de plástico.

Figura 05 - Load

Después del cálculo de toda la estructura, las deformaciones están disponibles de inmediato. Es posible cambiar las vistas a la tensión equivalente según von Mises. La configuración predeterminada para RFEM visualiza las tensiones con contornos suavizados. Esto causa una vista distorsionada de los resultados porque se excede la tensión máxima plástica. 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 nudo del elemento FE se usan para la generación del valor medio. Al utilizar el comportamiento del material plástico o no lineal, siempre es necesario seleccionar la opción de visualización 'Constante en elementos'. La tensión plástica del elemento se visualiza con precisión una vez que se ha producido el comportamiento del plástico.

Figura 06 - Distribution of Internal Forces/Stresses

Para realizar la 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 usar una viga de resultados. Con una viga de resultados, se pueden integrar juntas todas las tensiones de superficie o sólidas en el modelo. También se puede realizar una comparación con el modelo analítico.

La barra se define en este modelo. Cuando la barra 1D se genera en un modelo de superficie, aparece una barra dummy en la ubicación de la barra original, que sirve como marcador de posición. Esta barra no tiene rigidez y no se considerará en el cálculo. Puede cambiar el tipo de barra de 'Maniquí' a 'Barra de resultados'. A continuación, se pueden asignar todas las superficies a esta viga de resultados para ver los esfuerzos internos como un valor resultante. Para este ejemplo, las superficies del ala y del alma se incluyen en la viga de resultados para ver los resultados de la fuerza interna de los elementos como si se tratara de una sola barra.

Figura 07 - Definition of Result Beam

Introducción del modelo de barra

Para comparar, ahora se crea y carga un modelo de barra simple para formar una articulación plástica. Se define una barra simple con una sección de IPE 200. Para esta barra, crearemos un material añadido con propiedades de material isótropo. Se ha seleccionado el tipo de acero S235 para esta entrada. No linealidad de la barra. Existe la opción adicional de considerar una articulación plástica bajo la barra No linealidad. Como se debe definir sólo una liberación de momento plástico, todos los demás esfuerzos internos se establecen en un valor grande para que no se vean afectados. El momento límite de plástico para IPE 200 con S235 se puede calcular de la siguiente manera:
Mply = fy ∙ Wply
Mply = 24 kN/cm2 ∙ 220,6 cm3 = 54 kNm

Figura 08 - Definition of Plastic Hinge

Se supone que las condiciones de contorno están restringidas en ambos lados para comparar el modelo actual con el modelo de superficie anterior. La carga se aplica como una carga en barra en este ejemplo debido al hecho de que las cargas lineales se pueden usar sólo para superficies. La magnitud de la carga de la barra se establece en 45 kN / m.

Evaluación del cálculo comparativo

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

Figura 09 - Result Comparison

Descargas

Enlaces

Contacte con nosotros

Contacte con Dlubal Software

¿Tiene preguntas o necesita asesoramiento?
Contacte con nosotros a través de nuestro servicio de asistencia gratuito por correo electrónico, chat o fórum, o encuentre varias soluciones sugeridas y consejos útiles en nuestra página de preguntas más frecuentes (FAQ).

+34 911 438 160

info@dlubal.com

RFEM Programa principal
RFEM 5.xx

Programa principal

Software de ingeniería estructural de análisis por elementos finitos (AEF) para sistemas estructurales planos o espaciales compuestos de barras, placas, muros, láminas, sólidos y elementos de contacto

Precio de la primera licencia
3.540,00 USD