Avec les surfaces, on décrit la géométrie de composants plans ou courbes dont les dimensions de surface sont nettement supérieures aux 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. Ceux-ci sont utilisés pour le calcul dans l'axe d'inertie de la surface.
Pour la saisie d'une surface, vous pouvez utiliser des 'lignes de contour' existantes. Vous pouvez également utiliser la saisie directe, dans laquelle le programme génère automatiquement les lignes de définition.
L'onglet Base gère les paramètres élémentaires de la surface. En cochant les cases de contrôle, d'autres onglets sont ajoutés dans lesquels vous pouvez effectuer les spécifications.
Type de rigidité
Le type de rigidité contrôle la manière dont les efforts internes peuvent être repris ou quelles propriétés sont présupposées pour la surface.
Différents types de rigidité sont disponibles dans la liste.
Standard
La surface transmet les moments et les efforts de membrane. Cette approche décrit le comportement général d'un modèle surfacique homogène et isotrope. Les propriétés de rigidité de la surface sont indépendantes de la direction.
Sans épaisseur
La surface n'a pas de rigidité. Ce type est à utiliser pour les surfaces de délimitation d'un solide.
Rigide
Ce type de rigidité permet de représenter des surfaces très rigides afin de modéliser une connexion rigide entre des objets.
Membrane
La surface présente une rigidité uniforme dans toutes les directions. Cependant, seuls les efforts de membrane en état de traction (nx, ny) ainsi que les efforts tranchants de membrane (nxy) sont transmis. Pour les efforts de compression et les efforts tranchants ainsi que les moments, les éléments de surface concernés sont éliminés.
Membrane sans traction
Seuls les moments et les efforts de membrane en état de compression sont transmis. Pour les efforts de membrane qui provoquent de la traction, une élimination des éléments de surface concernés a lieu (exemple : pression diamétrale).
Transfert de charge
Avec ce type, il est possible d'appliquer des charges surfaciques sur des zones qui ne sont pas remplies de surfaces, comme par exemple les charges de vent sur des fenêtres ou les barres d'une halle. La charge de cette surface est répartie sur les bords ou les objets intégrés. Si des charges de barre sont générées, la charge est rapportée dans les directions globales sur les longueurs réelles des barres (directions de charge XL, YL, ZL). La surface elle-même n'a pas de rigidité.
Vous pouvez définir les critères pour le transfert de charge dans l'onglet Transfert de charge.
La 'Direction de transfert de charge' décrit dans quelle(s) direction(s) la charge doit être appliquée sur les objets. La liste offre des choix pour une distribution isotrope sur la base d'un calcul FEM ainsi que pour une disposition orthotrope sur des bandes de surface qui sont utilisées pour la détermination de la largeur d'influence de charge dans un ou les deux axes de surface locaux.
Pour l'option 'Isotrope | FEM', RFEM utilise un sous-modèle séparé pour déterminer 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 spécifier dans la section 'Sans effet sur'.
Pour le transfert de charge via des bandes de surface, vous pouvez définir comment RFEM doit effectuer la 'Distribution de charge'. La charge est par défaut répartie avec une distribution variable sur les objets adjacents. Si vous souhaitez obtenir une distribution de charge constante, sélectionnez l'entrée correspondante dans la liste. La différence entre les deux variantes est comparée dans l'image suivante.
Les options 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 à cocher Paramètres de distribution avancés est activée dans la section 'Options'. Des ajustements ne sont nécessaires qu'en cas de distributions de charge problématiques. L'effet de ces paramètres est expliqué à l'aide d'un exemple dans l'article technique Paramètres de distribution avancés pour les surfaces de transfert de charge.
Pour la surface de transfert de charge, vous pouvez également définir un 'Poids surfacique', par exemple pour prendre en compte le poids propre d'un vitrage.
Dans la section 'Sans effet sur', vous pouvez exclure les barres, les lignes et les nœuds du transfert de charge (par exemple les contreventements). Définissez les objets individuellement ou sélectionnez un objet modèle parallèle aux barres ou lignes non chargées.
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 distribution 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 transférant la charge dans l'onglet Facteurs de distribution de charge.
Lors du 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 sa variation (voir le chapitre Querschnitt). La case à cocher 'Négliger l'équilibre des moments' n'est pas activée par défaut. Ainsi, le moment issu des charges surfaciques est formé par rapport au centre de gravité et comparé au moment issu des charges de barre par rapport au centre de gravité. Cette option n'a cependant aucune importance pour les charges nodales. L'image suivante montre comment une charge linéique libre est répartie sur les barres opposées avec et sans prise en compte de l'équilibre des moments.
Surface de résultats
Ce type de rigidité permet de convertir les contraintes et les forces d'autres objets en efforts internes de surface via un procédé d'intégration. Ainsi, vous pouvez par exemple déterminer pour un solide les contraintes de membrane et en flexion qui doivent être dimensionnées avec différents facteurs partiels de sécurité.
Vous pouvez définir d'autres critères pour l'intégration des résultats dans l'onglet Surface de résultats.
Dans la section 'Intégrer les contraintes et les forces', choisissez si les résultats doivent être saisis purement par objet ou également géométriquement à l'intérieur d'une zone. Dans la section 'Inclure les objets', définissez les surfaces et les solides pertinents. Vous pouvez également sélectionner 'Tous' les objets, puis exclure certains éléments dans la section 'Exclus des objets inclusifs'.
Si les résultats d'une zone spécifique "en dessous" et "au-dessus" de la surface doivent être intégrés, vous pouvez définir les distances pertinentes dans la section 'Paramètres'. Elles se réfèrent 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 disponibles dans la liste.
Plan
Pour une surface plane, toutes les lignes de contour se trouvent dans un même plan. Différentes formes de surfaces planes sont accessibles via le bouton de liste.
Vous pouvez définir la surface (après OK dans la boîte de dialogue) graphiquement en dessinant un rectangle, un cercle, etc. Si vous 'Choisissez son contour', RFEM détecte 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 quadrilatérale générale. Des lignes droites, des arcs, des polylignes et des splines sont possibles comme lignes de contour. Cela permet de modéliser des surfaces courbes.
Définissez les lignes de contour de la surface quadrangulaire dans la boîte de dialogue 'Nouvelle surface'. Si la surface fermée ne peut pas être formée par quatre lignes, plus de quatre lignes sont également autorisées. Les quatre nœuds d'angle sont alors indiqués dans l'onglet 'Quadrangle'. Ils contrôlent la manière dont la surface courbe est générée.
NURBS
Les surfaces NURBS sont formées de quatre lignes NURBS fermées (voir le chapitre Lignes). Cela permet de modéliser presque toutes les surfaces de forme libre.
Définissez les lignes de contour de la surface NURBS dans la boîte de dialogue 'Nouvelle surface'. Les paires opposées de lignes NURBS doivent avoir 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'.
Rognée
Lorsque des surfaces se pénètrent, vous pouvez rapidement générer la pénétration : sélectionnez les surfaces et appelez le menu contextuel. Différentes possibilités sont disponibles.
Avec l'option 'Créer une pénétration', seule la ligne d'intersection est générée. Si vous sélectionnez l'une des options 'Diviser par pénétration', RFEM génère des surfaces partielles et leur attribue le type 'Rognée'. Vous pouvez alors supprimer des composants si, par exemple, vous souhaitez enlever des surfaces en excès.
Rotation
Une surface de rotation est créée lorsqu'une ligne existante est tournée autour d'un axe. RFEM génère 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 alors générées.
Définissez dans l'onglet 'Rotation' la ligne de contour de la surface qui doit être tournée. Indiquez l'angle de rotation α. Les points de l'axe de rotation peuvent être déterminés graphiquement via les coordonnées ou à l'aide du bouton
.
Tuyau
Une surface de tuyau est créée lorsque la ligne médiane du tuyau est tournée dans un rayon autour de cet axe. De nouvelles lignes sont alors générées : deux cercles et une polyligne parallèle à l'axe du tuyau.
Définissez le rayon du tuyau dans l'onglet 'Tuyau'. Cette valeur décrit la distance entre l'axe du tuyau et le centre de la surface. Indiquez le numéro de la ligne médiane ou sélectionnez graphiquement l'axe du tuyau avec le bouton
.
Si la section du tuyau est conique, activez la case à cocher 'Rayon différent à la fin' et indiquez la valeur correspondante.
Spline à courbure minimale
Avec ce type de géométrie, vous pouvez créer une surface courbe via des nœuds de contrôle qui se trouvent sur la surface ou même 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 graphiquement les lignes à l'aide du bouton
.
Épaisseur avec matériau
Sélectionnez le type approprié dans la liste des épaisseurs existantes ou définissez une nouvelle épaisseur (voir le chapitre Épaisseurs).
Matériau de l'épaisseur
Le matériau de l'épaisseur définie dans la section ci-dessus est prédéfini. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un autre matériau dans la liste des matériaux déjà créés ou en définir un nouveau (voir le chapitre Matériaux). Ce matériau est alors attribué au type d'épaisseur.
Articulations
Avec une articulation, la transmission des efforts internes le long d'une ligne de la surface peut être contrôlée (voir le chapitre Articulations linéiques. Après avoir coché la case de contrôle, vous pouvez définir le type d'articulation dans l'onglet 'Articulations'.
Appui
Si la surface a une fondation élastique, vous pouvez sélectionner ou définir un nouvel appui surfacique dans l'onglet 'Appui' (voir le 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 le chapitre Libérations surfaciques).
Excentrement
Avec un excentrement, on peut modéliser un décalage vertical de toute la surface (voir le 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 distribution pour les objets transférant la charge. Si vous cochez la case, vous pouvez attribuer individuellement ces facteurs dans un nouvel onglet.
Les objets chargés de la surface de transfert de charge sont prédéfinis sur une ligne. Le facteur 1,00 est attribué à chaque objet, de sorte que tous les objets contribuent de manière uniforme au transfert de charge. Si vous souhaitez une distribution spécifique, cliquez dans la ligne libre suivante et sélectionnez la ligne ou la barre. Attribuez ensuite le 'Facteur de distribution' approprié.
Raffinement du maillage
La taille de maille du maillage EF peut être adaptée à la géométrie de la surface (voir le chapitre Raffinements de maillage surfacique). 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 surfacique.
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 également être défini de manière personnalisée – séparément pour la saisie et les résultats.
Axes de saisie
L'orientation des axes de saisie est importante, par exemple pour les propriétés d'orthotropie et de fondation ou l'effet d'une charge surfacique.
La liste dans la section 'Catégorie' offre différentes possibilités pour adapter la position des axes :
- Rotation angulaire : Rotation des axes xy de la surface autour de l'axe z d'un angle α
- Axe parallèle à des lignes : Orientation de l'axe x ou y par rapport à une ligne
- Axe dirigé vers un point : Orientation de l'axe x ou y vers le point d'intersection d'une ligne avec la surface
- Axe parallèle au système de coordonnées : Orientation des axes par rapport à un système de coordonnées personnalisé
Vous pouvez déterminer graphiquement les objets de référence via le bouton
.
La case à cocher 'Inverser l'axe z local' permet d'orienter les axes z et y en sens opposé.
Axes de résultats
Actuellement, l'orientation des axes de résultats est uniquement possible en 'Identique aux axes de saisie'.
Grille de 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 des points de résultats réguliers et adaptables.
Par défaut, une grille surfacique cartésienne avec un espacement uniforme des points de grille de 0,5 m dans les deux directions est prédéfinie. Si nécessaire, vous pouvez adapter ici les 'Écartements de la grille' en direction x (b) et en direction y (h), effectuer une 'Rotation de la grille' ou modifier lOrigine de la grille'. Pour les surfaces circulaires, le type de grille 'Polaire' offre une alternative pour la sortie numérique des résultats.
Si la case 'Ajuster automatiquement' dans la section 'Options' est cochée, 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. Des modifications dans le tableau ne sont pas possibles.
Objets intégrés
RFEM détecte généralement automatiquement tous les objets qui se trouvent dans la surface mais qui n'ont pas été utilisés pour sa définition.
Les numéros des nœuds, lignes et ouvertures appartenant à la surface sont indiqués dans la section 'Objets intégrés dans la surface'.
Si un objet n'est pas détecté, vous devez l'intégrer manuellement : désactivez la Détection automatique des objets. Les champs de saisie dans la section 'Objets intégrés dans la surface' sont maintenant accessibles. Complétez le numéro d'objet manquant ou utilisez le bouton
pour déterminer graphiquement l'objet.
Activer le transfert de charge
La case à cocher permet de répartir la charge de la surface – indépendamment de son type de rigidité – à l'aide d'une surface de transfert de charge. Ainsi, la surface agit dans le modèle par sa rigidité. La distribution 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 à cocher offre la possibilité de ne pas prendre en compte la surface lors du calcul, par exemple pour simuler des phases de construction ou pour étudier une variante de modélisation. La rigidité, les conditions aux limites et les charges de la surface ne sont pas appliquées dans ce cas.
Informations | Analytique
Cette section s'affiche dès que vous avez défini les lignes de contour de la surface. Elle offre un aperçu des propriétés importantes de la surface telles que l'aire, le volume et la masse, ainsi que la position du centre de gravité de la surface et son orientation. Les ouvertures sont prises en compte en conséquence.
