Les surfaces décrivent la géométrie de pièces planes ou courbes dont les dimensions de surface sont nettement plus grandes que les épaisseurs. La rigidité d'une surface résulte de son matériau et de son épaisseur. Lors de la génération du maillage EF, des éléments 2D sont créés sur les surfaces. Ils sont pris en compte pour le calcul dans l'axe neutre de la surface.
Pour saisir une surface, vous pouvez utiliser des 'lignes de contour' existantes. Vous pouvez également utiliser la saisie directe, dans laquelle le programme crée automatiquement les lignes de définition.
L'onglet Base gère les paramètres élémentaires de la surface. En cochant des cases, d'autres onglets sont ajoutés, dans lesquels vous pouvez effectuer les indications spécifiques.
Type de rigidité
Le type de rigidité détermine de quelle manière les efforts internes peuvent être repris ou quelles propriétés sont supposées pour la surface.
Différents types de rigidité sont proposés dans la liste.
Norme
La surface transmet les moments et les efforts de membrane. Cette approche décrit le comportement général d'un modèle de surface homogène et isotrope. Les propriétés de rigidité de la surface sont indépendantes de la direction.
Sans épaisseur
La surface ne possède aucune rigidité. Ce type doit être utilisé pour les surfaces de délimitation d'un solide.
Rigide
Ce type de rigidité permet de représenter des surfaces très rigides afin de modéliser une liaison rigide entre des objets.
Membrane
La surface présente une rigidité uniforme dans toutes les directions. Cependant, seuls les efforts de membrane en traction (nx, ny) ainsi que les efforts de cisaillement de membrane (nxy) sont transmis. En cas d'efforts de compression et d'efforts tranchants ainsi que de moments, les éléments de surface concernés sont exclus.
sans traction de membrane
Seuls les moments et les efforts de membrane en compression sont transmis. En cas d'efforts de membrane provoquant une traction, les éléments de surface concernés sont exclus (exemple : pression diamétrale).
Transfert de charge
Ce type permet d'appliquer des charges surfaciques sur des zones non remplies de surfaces, comme par exemple des charges de vent sur des fenêtres ou les barres d'un hall. La charge de cette surface est répartie sur les bords ou les objets intégrés. Si des charges de barre sont créées, la charge est convertie par rapport aux longueurs réelles des barres dans les directions globales (directions de charge XL, YL, ZL). La surface elle-même ne possède aucune rigidité.
Les critères du transfert de charge peuvent être définis dans l'onglet Transfert de charge.
La 'direction du transfert de charge' décrit la ou les directions dans lesquelles la charge doit être appliquée sur les objets. La liste propose des options pour une répartition isotrope basée sur un calcul par éléments finis ainsi que pour une disposition orthotrope sur des bandes de surface, qui sont prises en compte pour la détermination de la largeur de reprise de charge dans un ou les deux axes locaux de la surface.
Avec l'option 'Isotrope | EF', RFEM utilise un sous-modèle séparé pour la détermination de la distribution de charge, dans lequel la surface est représentée par un élément de surface rigide. Tous les objets intégrés dans la surface (barres, appuis linéiques et nodaux, lignes connectées à des éléments de modèle, couplages ou nœuds, etc.) sont remplacés par des lignes rigides ou des appuis nodaux rigides. Les réactions de ce sous-modèle sont ensuite appliquées comme charges pour le calcul 3D de RFEM. Si certains objets ne doivent pas transmettre de charges, vous pouvez les indiquer dans la section 'Sans effet sur'.
Pour le transfert de charge via des bandes de surface, vous pouvez déterminer comment RFEM doit effectuer la 'distribution de charge'. Par défaut, la charge est répartie sur les objets adjacents avec un tracé variable. Si vous souhaitez toutefois obtenir un tracé de charge constant, sélectionnez l'entrée correspondante dans la liste. La différence entre les deux variantes est représentée dans l'image suivante.
Les possibilités de saisie pour la 'largeur de bande de surface', le 'facteur de lissage' et le 'nombre minimal de bandes sur la surface' sont accessibles lorsque la case Paramètres de répartition étendus est activée dans la section 'Options'. Des ajustements ne sont nécessaires qu'en cas de répartitions de charge problématiques. L'effet de ces paramètres est expliqué dans l'article technique Paramètres de répartition étendus pour les surfaces de transfert de charge à l'aide d'un exemple.
Pour la surface de transfert de charge, vous pouvez également définir un 'poids de base', afin de prendre en compte par exemple le poids propre d'un vitrage.
Dans la section 'Sans effet sur', vous pouvez exclure des barres, des lignes et des nœuds du transfert de charge (par exemple des contreventements). Définissez les objets individuellement ou sélectionnez un objet modèle situé parallèlement aux barres ou lignes exemptes de charge.
Lorsque les lignes de contour de la surface sont définies, les barres, lignes et nœuds chargés sont indiqués dans la section 'Objets chargés'. Si vous souhaitez une répartition de charge spécifique, cochez la case Facteur de distribution de charge dans l'onglet 'Base'. Vous pouvez ensuite définir individuellement les coefficients pour les objets reprenant la charge dans l'onglet Facteurs de distribution de charge.
Pour le transfert de charge via des bandes de surface, vous pouvez prendre en compte lexcentrement de barre' ou la 'distribution de section' afin de saisir correctement la position géométrique d'une barre ou son tracé (voir chapitre Section). La case 'Négliger l'équilibre rotationnel' n'est pas activée par défaut. Ainsi, le moment provenant des charges surfaciques est formé au centre de gravité et comparé au moment provenant des charges de barre au centre de gravité. Pour les charges nodales, cette option n'a toutefois aucune importance. L'image suivante montre comment une charge linéique libre est répartie sur les barres opposées avec et sans prise en compte de l'équilibre rotationnel.
Contreventement
Ce type de rigidité permet de prendre en compte de manière simple et réaliste dans la modélisation les effets stabilisants des tôles trapézoïdales, des pannes et des contreventements. Les propriétés sont décrites plus en détail dans la fonctionnalité du produit Type de rigidité de surface « Contreventement ».
Surface de résultat
Ce type de rigidité permet de convertir, par une méthode d'intégration, les contraintes et forces d'autres objets en efforts internes de surface. Vous pouvez ainsi déterminer par exemple pour un solide les contraintes de membrane et de flexion qui doivent être dimensionnées avec différents coefficients partiels de sécurité.
D'autres critères pour l'intégration des résultats peuvent être définis dans l'onglet Surface de résultat.
Dans la section 'Intégrer les contraintes et les forces', choisissez si les résultats doivent être saisis uniquement par objet ou également géométriquement à l'intérieur d'une zone. Dans la section 'Inclure les objets', définissez les surfaces et solides pertinents. Alternativement, sélectionnez 'Tous' les objets et excluez ensuite certains éléments dans la section 'Exclus des objets inclusifs'.
Si les résultats d'une zone « en dessous » et « au-dessus » de la surface doivent être intégrés, vous pouvez définir les distances pertinentes dans la section 'Paramètres'. Elles sont relatives à l'axe z local perpendiculaire au plan de la surface.
Type de géométrie
Le type de géométrie décrit le concept formel d'une surface. Différents types sont proposés dans la liste.
Plan
Pour une surface plane, toutes les lignes de contour sont situées dans un plan. Le bouton de liste donne accès à différentes formes de surfaces planes.
Vous pouvez définir la surface (après OK dans la boîte de dialogue) graphiquement en traçant un rectangle, un cercle, etc. Si vous choisissez sa 'délimitation', RFEM reconnaît automatiquement la surface dès qu'un nombre suffisant de lignes de contour est défini.
Quadrangle
Ce type de surface décrit dans sa forme de base une surface générale à quatre côtés. Comme lignes de contour, des lignes droites, des arcs, des polylignes et des splines sont possibles. Cela permet de modéliser des surfaces courbes.
Définissez dans la boîte de dialogue 'Nouvelle surface' les lignes de contour de la surface quadrangulaire. Si la surface fermée ne peut pas être formée par quatre lignes, plus de quatre lignes sont également admises. Dans l'onglet 'Quadrangle', les quatre nœuds d'angle sont alors indiqués. Ils déterminent la manière dont la surface courbe est tendue.
NURBS
Les surfaces NURBS sont formées à partir de quatre lignes NURBS fermées (voir chapitre Lignes). Cela permet de modéliser presque toutes les surfaces de forme libre.
Définissez dans la boîte de dialogue 'Nouvelle surface' les lignes de contour de la surface NURBS. Les paires opposées des lignes NURBS doivent présenter le même nombre de points de contrôle afin que l'ordre de ces lignes NURBS soit « compatible ». Dans l'onglet 'NURBS', vous pouvez ensuite influencer la forme de la surface via les 'poids des points de contrôle'. Les coordonnées du point de contrôle sélectionné sont indiquées dans la section 'Coordonnées - Point de contrôle'.
Tronquée
Lorsque des surfaces s'intersectent, vous pouvez créer rapidement l'intersection : sélectionnez les surfaces, puis ouvrez le menu contextuel. Différentes possibilités sont proposées.
Avec l'option 'Créer l'intersection', seule la ligne d'intersection est générée. Si vous sélectionnez l'une des options 'Diviser par intersection', RFEM crée des sous-surfaces et leur attribue le type 'Tronquée'. Vous pouvez alors supprimer des composantes, par exemple pour retirer des surfaces en dépassement.
Rotation
Une surface rotative est créée lorsqu'une ligne existante est tournée autour d'un axe. RFEM crée la surface à partir des nœuds de début et de fin ainsi que des points de définition tournés de la ligne. De nouvelles lignes sont générées à cet effet.
Définissez dans l'onglet 'Rotation' la ligne de contour de la surface à tourner. Indiquez l'angle de rotation α. Les points de l'axe de rotation peuvent être déterminés via les coordonnées ou graphiquement à l'aide du bouton
.
Tuyau
Une surface de tuyau est créée lorsque la ligne centrale du tuyau est tournée dans un rayon autour de cet axe. De nouvelles lignes sont générées : deux cercles et une polyligne parallèle à l'axe du tuyau.
Définissez dans l'onglet 'Tuyau' le rayon du tuyau. Cette valeur décrit la distance entre l'axe du tuyau et le centre de la surface. Indiquez le numéro de la ligne centrale ou sélectionnez l'axe du tuyau graphiquement à l'aide du bouton
.
Si la section de tuyau est conique, activez la case 'Rayon différent à l'extrémité' et indiquez la valeur correspondante.
Spline avec courbure minimale
Avec ce type de géométrie, vous pouvez créer une surface courbe via des nœuds de contrôle situés sur la surface ou également à l'extérieur. Cela permet par exemple de modéliser des surfaces de terrain.
Définissez le 'système de coordonnées' du plan de référence et indiquez les 'coordonnées d'échantillonnage dans le système de coordonnées'. Ces points représentent les nœuds de contrôle de la surface spline. Définissez ensuite les 'lignes de contour du plan de référence' ou sélectionnez les lignes graphiquement à l'aide du bouton
.
Épaisseur avec matériau
Sélectionnez dans la liste des épaisseurs existantes le type approprié ou définissez une nouvelle épaisseur (voir chapitre Épaisseurs).
Matériau de l'épaisseur
Le matériau de l'épaisseur définie dans la section ci-dessus est présélectionné. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un autre matériau dans la liste des matériaux déjà créés ou en définir un nouveau (voir chapitre Matériaux). Ce matériau est alors attribué au type d'épaisseur.
Articulations
Une articulation permet de contrôler la transmission des efforts internes le long d'une ligne de la surface (voir chapitre Articulations linéiques. Après avoir coché la case, vous pouvez définir le type d'articulation dans l'onglet 'Articulations'.
Appui
Si la surface est munie d'une fondation élastique, vous pouvez sélectionner ou définir un nouvel appui surfacique dans l'onglet 'Appui' (voir chapitre Appuis surfaciques).
Libération
Pour découpler le modèle au niveau de la surface, vous pouvez sélectionner ou définir une nouvelle libération surfacique dans l'onglet 'Libération' (voir chapitre Libérations surfaciques).
Excentrement
Un excentrement permet de modéliser un décalage en hauteur de la surface entière (voir chapitre Excentrements de surface). Vous pouvez définir le type de décalage dans l'onglet 'Excentrement'.
Facteur de distribution de charge
Pour une surface de type Transfert de charge, il est possible de définir des facteurs de répartition pour les objets reprenant la charge. Si vous cochez la case, vous pouvez attribuer ces facteurs individuellement dans un nouvel onglet.
Les objets chargés de la surface de transfert de charge sont prédéfinis sur une ligne. À chaque objet est associé le facteur 1.00, de sorte que tous les objets contribuent de manière uniforme au transfert de charge. Si vous souhaitez une répartition spécifique, cliquez sur la ligne libre suivante et sélectionnez la ligne ou la barre. Attribuez ensuite le 'facteur de répartition' approprié.
Raffinement du maillage
La taille de maille du maillage EF peut être adaptée à la géométrie de la surface (voir chapitre Raffinements de maillage de surface). Elle est ainsi indépendante des paramètres généraux du maillage. Dans l'onglet 'Raffinement du maillage', vous pouvez sélectionner ou définir un nouveau raffinement de maillage de surface.
Axes spécifiques
Chaque surface possède un système de coordonnées local. En règle générale, il est orienté parallèlement aux axes globaux. Le système de coordonnées peut toutefois être défini de manière personnalisée – séparément pour la saisie et la sortie.
Axes de saisie
L'orientation des axes de saisie est par exemple importante pour les propriétés d'orthotropie et de fondation élastique ou pour l'effet d'une charge surfacique.
La liste dans la section 'Catégorie' propose différentes possibilités pour adapter la position des axes :
- rotation angulaire : rotation des axes xy de la surface autour de l'axe z avec l'angle α
- axe parallèle aux lignes : orientation de l'axe x ou y selon une ligne
- axe dirigé vers un point : orientation de l'axe x ou y vers l'intersection d'une ligne avec la surface
- axe parallèle au système de coordonnées : orientation des axes selon un système de coordonnées personnalisé
Vous pouvez déterminer graphiquement les objets de référence à l'aide du bouton
.
La case 'Inverser l'axe local z' permet d'orienter les axes z et y dans des directions opposées.
Axes de résultat
Actuellement, l'orientation des axes de résultat n'est possible que 'Identique aux axes de saisie'.
Grille pour les résultats
Chaque surface est recouverte d'une grille utilisée pour la sortie des résultats dans les tableaux. Elle permet une sortie indépendante du maillage EF en points de résultat réguliers et ajustables.
Par défaut, une grille cartésienne de surface est préréglée avec un espacement uniforme des points de grille de 0,5 m dans les deux directions. Si nécessaire, vous pouvez adapter ici les 'partitions de champ' en direction x (b) et en direction y (h), effectuer une 'rotation de grille' ou modifier lorigine de grille'. Pour les surfaces circulaires, le type de grille 'Polaire' constitue une alternative pour la sortie numérique des résultats.
Si la case 'Ajuster automatiquement' est cochée dans la section 'Options', les points de grille sont adaptés à la nouvelle géométrie lors de la modification de la surface.
Dans la section 'Points', vous pouvez vérifier les coordonnées des points de grille générés. Aucune modification n'est possible dans le tableau.
Objets intégrés
RFEM reconnaît en général automatiquement tous les objets situés dans la surface mais qui n'ont pas été utilisés pour la définition de la surface.
Les numéros des nœuds, lignes et ouvertures associés à la surface sont indiqués dans la section 'Objets intégrés dans la surface'.
Si un objet n'est pas reconnu, vous devriez l'intégrer manuellement : désactivez la Détection automatique des objets. Les champs de saisie dans la section 'Objets intégrés dans la surface' sont alors accessibles. Complétez le numéro d'objet manquant ou utilisez le bouton
pour déterminer l'objet graphiquement.
Activer le transfert de charge
La case permet de répartir le chargement de la surface – indépendamment de son type de rigidité – à l'aide d'une surface de transfert de charge. La surface agit ainsi dans le modèle par sa rigidité. La répartition de la charge sur les objets adjacents est en revanche contrôlée par les paramètres que vous pouvez définir dans l'onglet Transfert de charge. Cette fonction est principalement pertinente pour les surfaces du type d'épaisseur Ossature bois.
Désactiver pour le calcul
La case offre la possibilité de ne pas prendre en compte la surface lors du calcul, par exemple pour simuler des phases de construction ou examiner une variante de modélisation. La rigidité, les conditions aux limites et les charges de la surface ne sont alors pas prises en compte.
Informations | Analytique
Cette section est affichée dès que vous avez défini les lignes de contour de la surface. Elle offre un aperçu des propriétés importantes de la surface telles que la superficie, le volume et la masse ainsi que la position du centre de gravité de la surface et l'orientation de la surface. Les ouvertures sont prises en compte en conséquence.
Vous pouvez également vérifier les propriétés importantes d'une surface dans le panneau Propriétés de l'objet (voir image Propriétés de l'objet d'une barre) :
- Sélectionnez la surface.
- Activez le panneau 'Propriétés de l'objet' via le bouton
dans la barre d'outils.
