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. Lorsque vous générez le maillage EF, les éléments 2D sont créés sur les surfaces. Ils sont appliqués dans le 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 permet d’ajouter d’autres onglets dans lesquels vous pouvez entrer les données 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 doit être 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, seuls les efforts de membrane à l’état de traction (n_x, n_y) et les efforts de cisaillement de membrane (n_xy) sont transférés. 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 transférés. Cependant, pour les efforts de membrane provoquant une traction, une rupture des éléments de surface affectés se produit (par exemple : Pression diamétrale du trou).

Transfert de charge

Avec ce type de rigidité, toute charge surfacique peut être appliquée aux zones qui ne sont pas remplies par des surfaces, telles que les charges de vent sur les fenêtres ou sur 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 convertie dans les directions globales par rapport aux longueurs réelles de barre (directions de 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 ou les directions dans lesquelles la charge doit être appliquée aux objets. La liste propose des options pour une distribution isotrope basée sur un calcul aux éléments finis ainsi que pour une disposition orthotrope sur les bandes de surface, qui sont utilisées pour déterminer la largeur de charge dans un ou les deux axes locaux de la surface.

Dans le cas du modèle « Isotrope | MEF », RFEM utilise un sous-modèle distinct pour déterminer la distribution de charge dans laquelle la surface est représentée par un élément de surface rigide. Tous les objets intégrés dans la surface (barres, appuis linéiques et nodaux, lignes, couplages ou nœuds connectés avec des éléments de modèle, etc.) sont remplacés par des lignes rigides ou des appuis nodaux rigides. Les réactions de ce modèle partiel sont ensuite appliquées comme charges pour le calcul 3D dans RFEM. Si certains objets ne doivent pas transférer de charge, vous pouvez le spécifier dans la section « Supprimer l’influence de » de la boîte de dialogue.

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. Toutefois, si vous souhaitez obtenir une distribution de charge constante, 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.

Dans la section « Supprimer l’influence de », 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 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. Ceci crée le moment entre les charges surfaciques et le centre de gravité et le compare avec le moment entre les charges de barre et le centre de gravité. Cette option n’est pas importante pour les charges nodales. L’image suivante montre comment une charge linéique libre est répartie sur les barres opposées avec et sans considération de l'équilibre des moments.

Type de géométrie

Le type de géométrie décrit le concept formel d’une surface. Différents types peuvent être sélectionnés dans la liste.

Plane

Dans le cas d’une surface plane, toutes les lignes de contour se trouvent dans un même plan. Utilisez le bouton de liste de la barre d’outils pour accéder aux 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

Dans sa forme de base, ce type de surface décrit une surface quadrangulaire générale. 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. Ils contrôlent la manière dont la surface courbe est étendue.

NURBS

Les surfaces NURBS sont créées par quatre lignes NURBS fermées (voir le chapitre Lignes). Presque toutes les surfaces de forme libre peuvent être modélisées de cette manière.

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. Différentes options sont disponibles pour la sélection.

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 générées dans ce processus.

Dans l’onglet « Révolution », définissez la ligne de contour de la surface à faire pivoter. Entrez 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 générées dans ce processus : 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

Avec ce type de géométrie, vous pouvez créer une surface courbée sur des nœuds de contrôle situés sur ou en dehors de la surface. Cela permet par exemple de modéliser des surfaces de terrain.

Définissez le « Système de coordonnées » du plan de référence et entrez les « Coordonnées des échantillons 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 via le 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 supérieure est présélectionné. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un autre matériau dans la liste des matériaux prévus ou en définir un nouveau (voir chapitre Matériaux). Ce matériau est alors affecté au type d'épaisseur.

Articulations

Une articulation permet de contrôler la transmission des efforts 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 ».

Appuis

Si la surface est appuyée élastiquement, vous pouvez sélectionner ou définir un appui de surface dans l'onglet « Appuis » (voir le chapitre Appuis de surface).

Libération

Pour découpler le modèle sur la surface, vous pouvez sélectionner ou définir une libération de surface dans l'onglet « Libération » (voir le chapitre Libérations de surfaces).

Excentricité

Avec une excentricité, il est possible de modéliser un décalage en hauteur de l'ensemble de la surface (voir chapitre Excentricités de surface). Vous pouvez définir le type de décalage dans l'onglet 'Excentricité'.

Facteur de distribution de charge

Pour une surface du type Transfert de charge, il est possible de définir des facteurs de distribution pour les objets chargés. En cochant la case, vous pouvez attribuer ces facteurs individuellement dans un nouvel onglet.

Les objets chargés de la surface de transfert de charge sont prédéfinis dans une ligne. Un facteur de 1,00 est attribué à chaque objet, de sorte que tous les objets participent de manière égale au transfert de charge. Si vous souhaitez une distribution spécifique, cliquez sur la ligne suivante libre et sélectionnez la ligne ou la barre. Attribuez ensuite le 'Facteur de distribution' approprié.

Affinement du maillage

La taille de maille du maillage EF peut être adaptée à la géométrie de la surface (voir chapitre Affinements de maillage de surface). Elle est donc indépendante des paramètres de maillage généraux. Dans l'onglet 'Affinement du maillage', vous pouvez sélectionner ou définir un affinement de maillage de surface.

Axes spécifiques

Chaque surface possède un système de coordonnées local. Par défaut, il est orienté parallèlement aux axes globaux. Le système de coordonnées peut être défini par l'utilisateur - séparément pour l'entrée et la sortie.

Axes d'entrée

L'orientation des axes d'entrée est pertinente, par exemple, pour les propriétés d'orthotropie et de fondations ou l'effet d'une charge de surface.

La liste dans la section « Catégorie » offre différentes options pour ajuster la position des axes :

• Rotation angulaire : rotation des axes de surface xy autour de l'axe z avec l'angle α
• Axe parallèle à une ligne : 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 selon un système de coordonnées défini par l'utilisateur

Vous pouvez déterminer les objets de référence graphiquement via le bouton .

La case à cocher « Inverser l’axe local z » permet d’orienter les axes z et y de manière opposée.

Axes de résultat

Actuellement, seule l’orientation des axes de résultat « Identique aux axes d’entrée » est possible.

Grille pour 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 à des points de résultats réguliers et ajustables.

Par défaut, une grille cartésienne avec un espacement uniforme des points de grille de 0,5 m dans les deux directions est définie. Si nécessaire, vous pouvez ajuster ici les 'Espacements de grille' en direction x (b) et en direction y (h), effectuer une 'Rotation de grille' ou modifier l' 'Origine de la grille'. Pour les surfaces circulaires, le type de grille 'Polaire' offre une alternative pour la sortie numérique des résultats.

Si la case « Adapter automatiquement » est cochée dans les « Options », les points de grille sont ajustés 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. Les modifications dans le tableau ne sont pas possibles.

Objets intégrés

RFEM reconnaît généralement automatiquement tous les objets qui se trouvent 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, intégrez-le manuellement : désactivez la Détection automatique des objets. Les champs de saisie de la section « Objets intégrés dans la surface » sont désormais accessibles. Ajoutez le numéro d’objet manquant ou cliquez sur pour déterminer l'objet graphiquement.

Activer le transfert de charge

La case à cocher permet de distribuer la charge de la surface - indépendamment de son type de rigidité - à l'aide d'une surface de transfert de charge. La surface agit ainsi par sa rigidité dans le modèle. La répartition de la charge sur les objets voisins est cependant 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 permet de ne pas prendre en compte la surface lors du calcul, par exemple afin de simuler des phases de construction ou d’examiner une variante de modélisation. La rigidité, les conditions limites et les charges de la surface ne sont alors pas appliquées.

Informations | Analytique

Cette section apparait 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 correctement prises en compte.