Risposta:
Quando si progettano i componenti strutturali utilizzando il Metodo degli elementi finiti (FEM), è possibile scegliere tra superfici e solidi in RFEM. Un grande vantaggio delle superfici è il tempo di calcolo poiché gli elementi finiti sono definiti solo nel piano della superficie. La terza dimensione, ovvero lo spessore, è considerata come una proprietà fisica nel calcolo. Quindi, una superficie può essere considerata come una semplificazione matematica. Inoltre, le superfici possono essere meshate più facilmente dei solidi (matrice di Jacobi).
Gli elementi piastra sono divisi in due tipi di elementi. Mentre nella teoria classica delle piastre sottili (Kirchhoff), le deformazioni a taglio dovute alle forze di taglio sono trascurate, metodi estesi speciali si applicano per la teoria delle piastre spesse (Reissner-Mindlin). Nel caso delle piastre sottili, l'effetto di flessione puro è dominante. Pertanto, anche la teoria semplificata della flessione è sufficiente. All'aumentare dello spessore, aumenta la componente dell'effetto di taglio trasversale sulla capacità di carico. A partire da un certo spessore, l'errore nel trascurare questo componente è così grande che è assolutamente necessario avere una teoria più alta della piastra spessa. Se una piastra è considerata "sottile" o "spessa" non dipende dal rapporto "dimensione/spessore" del singolo elemento finito, ma dalle condizioni nel sistema strutturale. I coefficienti di influenza includono, oltre allo spessore della piastra, in particolare le lunghezze delle campate (lunghezza, larghezza, raggio), il tipo di vincolo esterno, il tipo di carico e la loro distribuzione. A causa della moltitudine di influenze, non è possibile specificare un valore obbligatorio.
La Figura 01 mostra una linea guida che descrive la validità degli elementi corrispondenti. Il valore "d" è lo spessore del componente strutturale e "L" è la lunghezza del componente strutturale o la distanza tra i vincoli esterni. Il rapporto d/L indica quando l'elemento è valido per un'analisi. Se d/L è grande, la deformazione a taglio è il valore determinante e dovresti preferire l'uso di solidi. Se d/L è piccolo, la deformazione a taglio non ha alcun effetto determinante e gli elementi di superficie sono la scelta più efficace.
Nella figura 02, i calcoli sono stati eseguiti utilizzando diversi elementi. Viene visualizzata una vista dall'alto in modo che gli spostamenti generalizzati possano essere interpretati nel piano dell'immagine. Per il piccolo rapporto d/L di 0,2, gli spostamenti generalizzati corrispondono molto bene a tutte e tre le varianti. Se d/L = 0.4, le differenze tra il calcolo della piastra sottile e quella della piastra spessa sono già visibili. Nel caso estremo di d/L = 0,7, si può osservare ulteriormente la differenza tra la piastra spessa e il solido. I carichi sono stati selezionati in modo tale da ottenere la stessa deformazione per tutti gli elementi solidi, al fine di creare un'espressione onnicomprensiva.
.png?mw=350&hash=b023d6c658e181cb7d69028c0f3994dedab96fc5)
.jpg?mw=350&hash=bd355674e865e37d5548c329b8f5f0153cefe276)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)