Surfaces

Les surfaces décrivent la géométrie de composants structuraux plats ou courbes dont les dimensions de surface sont considérablement 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 générés sur les surfaces. Ils sont appliqués au centre de gravité de la surface pour le calcul.

Pour entrer une surface, vous pouvez utiliser les « Lignes de contour » existantes. Vous pouvez également utiliser l’entrée directe avec laquelle le logiciel crée automatiquement des lignes de définition.

L’onglet Général permet de gérer les paramètres de base de la surface. Cocher les cases vous permet d’ajouter d’autres onglets dans lesquels vous pouvez entrer les informations spécifiques.

Type de rigidité

Le type de rigidité contrôle la manière dont les efforts internes et les moments peuvent être absorbés et quelles propriétés sont requises pour la surface.

Différents types de rigidité sont disponibles dans la liste.

Standard

La surface transfère 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 ne dépendent pas des directions.

Sans épaisseur

La surface n’a pas de rigidité. Ce type est utilisé pour les surfaces de contour d’un solide.

Rigide

Ce type de rigidité vous permet de modéliser des surfaces très rigides afin de modéliser un assemblage rigide entre des objets.

Membrane

La surface a une rigidité uniforme dans toutes les directions. Cependant, seules les efforts de membrane en traction (n_x, n_y) ainsi que les efforts tranchants de membrane (n_xy) sont transmis. Les éléments de surface affectés sont en échec en cas de compression, d’effort tranchant ou de moments.

Sans traction de membrane

Seuls les moments et efforts de membrane en compression sont transmis. Cependant, pour les efforts de membrane provoquant une traction, une rupture des éléments de surface affectés se produit (exemple : pression diamétrale).

Transfert de charges

Ce type permet d’appliquer des charges surfaciques sur des zones qui ne sont pas remplies par des surfaces, telles que des charges de vent sur des fenêtres ou les barres d’une halle. La charge sur cette surface est distribuée sur les bords ou les objets intégrés. Si des charges de barre sont générées, la charge est convertie en directions globales par rapport aux véritables longueurs de barre (directions de la charge X_L, Y_L, Z_L). La surface elle-même n’a pas de rigidité.

Les critères pour le transfert de charge peuvent être définis dans un nouvel onglet.

La « direction du transfert de charge » décrit la direction dans laquelle la charge doit être appliquée aux objets. La liste propose des options pour une distribution isotrope basée sur une analyse EF, ainsi que pour une disposition orthotrope sur des bandes de surface, utilisées pour déterminer la largeur de la charge dans une ou les deux axes locaux de la surface.

Avec l’option « Isotrope | MEF », RFEM utilise un sous-modèle distinct pour déterminer la distribution de charge, où 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 modèle partiel sont ensuite utilisées comme charges pour le calcul 3D de RFEM. Si certains objets ne doivent pas transmettre de charges, vous pouvez les spécifier dans la section « Négliger l’influence de ».

Lors du transfert de charges à l’aide de bandes surfaciques, vous pouvez spécifier comment RFEM doit effectuer la « Distribution de charge ». Par défaut, la charge est répartie sur les objets adjacents avec une distribution variable. Cependant, si vous souhaitez obtenir une distribution de charge uniforme, sélectionnez l’entrée correspondante dans la liste. La différence entre les deux options est illustrée dans l’image suivante.

Les options d'entrée pour la « Largeur de la bande » et le « Facteur de lissage » sont actives si la case Paramètres de distribution avancés est cochée dans les « Options ». Les ajustements ne sont nécessaires que pour les distributions de charge problématiques. L’effet des deux paramètres est expliqué dans cet article technique à l’aide d’un exemple.

Vous pouvez également « Définir le poids surfacique » pour considérer, par exemple, le poids propre d’un vitrage.

La section « Supprimer l’influence de » vous permet d’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 aux lignes sans charge.

Lorsque les lignes de contour de la surface sont définies, les barres, les lignes et les nœuds contraints sont affichées dans la section « Objets chargés ». Si vous souhaitez une distribution de charge spécifique, cochez la case Facteur de distribution de charge dans l’onglet « Général ». Vous pouvez ensuite définir individuellement les coefficients des objets porteurs dans l’onglet Facteurs de distribution de charge.

Lors du transfert de charge à l’aide de bandes de surface, vous pouvez prendre en compte « l’excentrement de barre » ou la « distribution de section » afin de déterminer correctement la position géométrique d’une barre ou sa distribution (voir le chapitre Sections). La case « Négliger l’équilibre des moments » est décochée par défaut. Ainsi, le moment résultant des charges de surface est calculé au centre de gravité et équilibré avec le moment des charges de barre au centre de gravité. Pour les charges nodales, cette option n’a cependant pas d'importance. L’image suivante montre comment une charge linéaire libre est distribuée sur les barres opposées avec et sans prise en compte de l’équilibre des moments.

Type de géométrie

Le type de géométrie décrit le concept formel d’une surface. Différents types sont disponibles dans la liste.

Plan

Dans le cas d’une surface plane, toutes les lignes de contour se trouvent dans un même plan. Le bouton de liste permet d’accéder à différentes formes de surfaces planes.

Vous pouvez définir la surface graphiquement (après avoir cliqué sur OK dans la boîte de dialogue) en traçant un rectangle, un cercle, etc. Si vous sélectionnez l’option « Sélectionner les lignes de contour », RFEM reconnaîtra automatiquement la surface dès qu’un nombre suffisant de lignes de contour sera défini.

Quadrangle

Ce type de surface décrit sous sa forme de base une surface générale à quatre côtés. Vous pouvez utiliser des lignes droites, des arcs, des polylignes et des splines 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 une surface fermée ne peut pas être formée par quatre lignes, plus de quatre lignes sont également autorisées. Puis, dans l’onglet « Quadrangle », quatre nœuds de coin doivent être spécifiés.

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 lignes NURBS formant des paires opposées 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 définir la forme de la surface à l’aide des « Poids du point de contrôle ». Les coordonnées du point de contrôle sélectionné doivent être entrées dans la section « Coordonnées - Point de contrôle ».

Coupé

Lorsque des surfaces s’interpénètrent, vous pouvez créer rapidement l’intersection : sélectionnez les surfaces, puis ouvrez le menu contextuel. Diverses options sont disponibles.

Avec l’option « Créer une intersection », seule la ligne d’intersection est générée. Si vous sélectionnez l’une des options « Diviser par intersection », RFEM crée des surfaces partielles et leur assigne le type « Coupé ». Vous pouvez ensuite supprimer des composants, par exemple si vous souhaitez supprimer des surfaces saillantes.

De révolution

Une surface de révolution est générée lorsqu’une ligne existante est pivotée autour d’un axe. RFEM crée la surface à partir des nœuds de début et de fin ainsi que des points de définition de révolution de la ligne. De nouvelles lignes sont alors générées.

Dans l’onglet « Révolution », définissez la ligne de contour de la surface à faire pivoter. Indiquez l’angle de rotation α. Vous pouvez définir graphiquement les points de l’axe de rotation à l’aide des coordonnées ou du bouton .

Tuyau

Une surface de type tuyau est générée lorsque la ligne centrale du tuyau est pivotée d’un certain rayon autour de l’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. Entrez le numéro de la ligne centrale ou sélectionnez graphiquement l’axe du tuyau à l’aide du bouton .

Si la section du tuyau est conique, cochez la case « Rayon différent à l’extrémité » et entrez la valeur correspondante.

Spline avec courbure minimale

Ce type de géométrie vous permet de créer une surface courbée via des nœuds de contrôle qui se trouvent sur ou en dehors de la surface. Cela permet, par exemple, de modéliser des surfaces topographiques.

Définissez le « système de coordonnées » du plan de référence et spécifiez les « coordonnées des échantillons dans le système de coordonnées ». Ces points représentent les nœuds de contrôle de la surface spline. Ensuite, définissez les « lignes de contour du plan de référence » ou sélectionnez les lignes graphiquement à l’aide du bouton .

Épaisseur avec matériau

Sélectionnez le type adéquat dans la liste des épaisseurs disponibles ou définissez une nouvelle épaisseur (voir le chapitre Épaisseurs).

Matériau d’épaisseur

Le matériau d’épaisseur définie dans la section de la boîte de dialogue ci-dessus est prédéfini par défaut. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un matériau différent dans la liste des matériaux déjà créés ou en définir un nouveau (voir le chapitre Matériaux). Le matériau est ensuite assigné au type d’épaisseur.

Articulations

Une articulation peut être utilisée pour contrôler le transfert des efforts internes et des moments le long d’une ligne de surface (voir le chapitre Articulations linéiques). Après avoir coché la case, vous pouvez définir le type d’articulation dans l’onglet « Articulations ».

Appui

Si la surface a des fondations élastiques, vous pouvez sélectionner un appui surfacique dans l’onglet « Appuis » ou en définir un nouveau (voir le chapitre Appuis surfaciques).

Libération

Pour dissocier le modèle de la surface, vous pouvez sélectionner ou redéfinir une libération surfacique dans l’onglet « Libération » (voir le chapitre Libérations surfaciques).

Excentrement

Un excentrement peut être utilisé pour modéliser un décalage de hauteur pour l’ensemble de la surface (voir le chapitre Excentrements de surface). Vous pouvez définir le type de décalage dans l’onglet « Excentrement ».

Facteur de répartition de charge

Pour une surface de type Transfert de charge, des coefficients de distribution peuvent être définis pour les objets de transfert de charge. Si vous cochez la case, vous pouvez assigner ces facteurs individuellement dans un nouvel onglet.

Les objets chargés de la surface de transfert de charge sont prédéfinis sur une ligne. Le facteur 1,00 est assigné à chaque objet, de sorte que tous les objets contribuent de manière égale au transfert de charge. Si vous souhaitez une distribution spécifique, cliquez sur la ligne libre suivante et sélectionnez la ligne ou la barre. Assignez ensuite le « Coefficient de distribution » adéquat.

Raffinement de maillage

La taille du maillage EF peut être ajustée à la géométrie de la surface (voir le chapitre Raffinements de maillage surfacique). Elle est donc indépendante des paramètres généraux du maillage. L’onglet « Raffinement de maillage » permet sélectionner un raffinement de maillage surfacique ou en définir un nouveau.

Axes spécifiques

Chaque surface possède un système de coordonnées local. Il est généralement aligné parallèlement aux axes globaux. Cependant, le système de coordonnées peut également être défini par l’utilisateur, séparément pour l’entrée et la sortie.

Axes pour les entrées

L’orientation des axes pour les entrées est importante pour les propriétés orthotropes et de fondation ou l’effet d’une charge surfacique, par exemple.

La liste de la section « Catégorie » offre différentes options pour ajuster la position de l’axe :

• Rotation angulaire : rotation des axes de surface xy autour de l’axe z par un angle α
• Axe parallèle aux lignes : orientation de l’axe x ou y le long d’une ligne
• Axe en direction du 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 vers un système de coordonnées défini par l’utilisateur

Le bouton permet de définir graphiquement les objets de référence..

La case « Inverser l’axe z local » vous permet d’orienter les axes z et y dans la direction opposée.

Axes pour résultat

Actuellement, seule l’orientation « Identique aux axes pour les entrées » est prise en charge.

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 résultats réguliers et ajustables.

Par défaut, une grille de surface cartésienne avec un espacement uniforme des points de grille de 0,5 m dans les deux directions est configurée. Si nécessaire, vous pouvez ajuster ici les « espacements de grille » dans les directions x (b) et y (h), appliquer une « Rotation de la grille » ou modifier l’« Origine de la grille ». Pour les surfaces circulaires, le type de grille « Polaire » constitue une alternative pour la sortie des résultats numériques.

Si la case « Adapter automatiquement » est cochée dans les « Options », les points de grille seront adaptés à la nouvelle géométrie lors du changement de surface.

Dans la section « Points », vous pouvez vérifier les coordonnées des points de grille générés. Les modifications dans le tableau ne sont pas possibles.

Objets intégrés

En règle générale, RFEM détecte automatiquement tous les objets situés dans une surface non utilisés pour la définition de la surface.

Les numéros des nœuds, des lignes et des ouvertures relatifs aux surfaces sont précisés dans la section « Objets intégrés dans la surface ».

Si un objet n’est pas reconnu, intégrez-le manuellement : Désactivez la Détection d’objets automatique. Les champs de saisie de la section « Objets intégrés dans la surface » deviennent alors accessibles. Ajoutez le numéro d’objet manquant ou cliquez sur pour déterminer l’objet graphiquement.

Activer le transfert de charges

La case à cocher permet de répartir la charge sur la surface (quelle que soit son type de rigidité) à l’aide d’une surface de transfert de charge. La surface agit ainsi dans le modèle grâce à sa rigidité. Cependant, la distribution de la charge sur les objets voisins est contrôlée via les paramètres que vous pouvez définir dans l’onglet Transfert de charge. Cette fonctionnalité est utile surtout pour les surfaces du type d’épaisseur Ossature bois.

Désactiver pour le calcul

La case à cocher vous permet de ne pas considérer la surface dans le calcul, par exemple pour simuler des phases de construction ou pour analyser différentes options de modélisation. Dans ce cas, la rigidité, les conditions aux limites et les charges surfaciques ne sont pas appliquées.

Informations | Analytique

Cette section apparait une fois 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 et l'orientation de la surface. Les ouvertures sont prises en compte en conséquence.