Confronto tra la verifica plastica di un modello a guscio e di un modello di asta non-lineare

Intero modello

Immissione del modello di tipo guscio

La creazione di un modello di tipo guscio è molto semplice in RFEM. Esiste la possibilità di generare direttamente un elemento asta nelle superfici (funzione "Genera superfici dall'asta"). Inizialmente viene creata un'asta con una lunghezza di 4 m. È selezionato il tipo di sezione trasversale IPE 200. Dopo aver modellato le travi, le superfici vengono generate dall'asta utilizzando la funzione sopra menzionata.

Stab zerlegen in Flächen

Dopo aver creato un modello a guscio puro della trave, è possibile definire le condizioni al contorno. La trave dovrebbe essere supportata su entrambi i lati. Queste condizioni al contorno possono essere create con l'uso di vincoli esterni delle linee. Per questa applicazione, l'anima e le ali del modello di superficie possono essere supportate con i vincoli esterni delle linee. Il vincolo completo del vincolo non è richiesto, poiché il vincolo risulta dal limite dei gradi di libertà traslazionali sull'anima e sull'ala.

Condizioni di vincolo

Dopo aver inserito le condizioni al contorno, è possibile definire il comportamento plastico delle superfici selezionando il modello di materiale plastico isotropo 2D/3D. Questo modello di materiale consente di considerare la plastificazione della superficie durante il calcolo. È anche possibile impostare la tensione equivalente di von Mises nella stessa finestra di dialogo, poiché il carico di snervamento del materiale è impostato su 24 kN/cm². Quando si specifica il comportamento plastico del materiale, l'incremento di carico viene automaticamente attivato nei parametri di calcolo. L'incremento del carico contribuirà a un comportamento di convergenza più efficiente nel calcolo.

Modello del materiale

Un carico di linea viene applicato alla struttura in corrispondenza della linea di intersezione tra l'ala superiore e l'anima. L'entità del carico è impostata su 45 kN/m, poiché le cerniere di plastica iniziano a formarsi in entrambe le aree di supporto per questo carico.

Carico,

Le deformazioni sono disponibili immediatamente dopo il calcolo dell'intera struttura. È possibile cambiare le viste alla tensione equivalente secondo von Mises. L'impostazione predefinita per RFEM visualizza le tensioni con contorni smussati. Ciò causa una visione distorta dei risultati perché viene superata la tensione plastica massima. Pertanto, è necessario selezionare l'opzione di visualizzazione "Costante sugli elementi" per le forze interne e le tensioni sulla superficie. Questi risultati rappresentano il valore medio di ciascun elemento EF. I valori del nodo dell'elemento EF vengono utilizzati per generare il valore medio. Quando si utilizza il comportamento plastico o non lineare del materiale, è sempre necessario selezionare l'opzione di visualizzazione "Costante negli elementi" perché il comportamento del materiale causa la plastificazione dei valori degli elementi, e quindi la tensione plastica viene successivamente visualizzata correttamente.

distribuzione delle forze/tensioni interne

Per effettuare un confronto con il calcolo analitico, è necessario rendere i risultati del modello di superficie confrontabili con quelli del modello analitico. Per questo, è possibile utilizzare un fascio di risultati. Con una trave risultante, tutte le tensioni della superficie o dei solidi nel modello possono essere integrate insieme. Può essere ulteriormente eseguito un confronto con il modello analitico.

La definizione dell'asta in questo modello è molto semplice. Quando l'asta 1D viene generata in un modello di superficie, un'asta fittizia appare nella posizione dell'asta originale, che funge da segnaposto. Questa asta non ha rigidezza e non sarà considerata nel calcolo. È possibile modificare il tipo di asta da "fittizia" a "trave risultante" e tutte le superfici possono essere assegnate a questa trave risultante per visualizzare le forze interne come un valore risultante. Per questo esempio, le superfici dell'ala e dell'anima sono incluse nella trave risultante per visualizzare i risultati della forza interna degli elementi come se fosse un'asta singola.

Definizione di una trave risultante

Immissione del modello di asta

Per fare un confronto, un modello di aste semplice viene ora creato e caricato per formare una cerniera plastica. Si definisce un'asta semplice con una sezione trasversale IPE 200. Per questa asta, creeremo un materiale aggiuntivo con proprietà del materiale isotropo. Per questa voce è selezionato il tipo di acciaio S235. Esiste un'opzione aggiuntiva per considerare una cerniera plastica in Non linearità dell'asta. Poiché deve essere definito solo un momento di rilascio plastico, tutte le altre forze interne sono impostate su un valore elevato in modo che rimangano inalterate. Il momento limite plastico per IPE 200 con S235 può essere calcolato come segue:
M_ply = f_y ∙ W_ply
M_strato = 24 kN/cm ² ∙ 220,6 cm ³ = 54 kNm

Definition plastisches Gelenk

Die Randbedingungen werden als beidseitig eingespannt angenommen, um mit dem Flächenmodell vergleichbar zu bleiben. Il carico viene applicato come carico dell'asta in questo esempio poiché i carichi lineari possono essere utilizzati solo per le superfici. Il carico massimo dell'asta è di 45 kN/m.

Valutazione del calcolo comparativo

I risultati di entrambi i calcoli possono ora essere confrontati nel grafico sottostante. I risultati sono quasi identici. Con il modello di superficie, è possibile vedere chiaramente le cerniere di plastica che si sono formate sui supporti. Le forze interne risultanti sulla trave risultante sono molto simili alle forze interne del modello dell'asta che include le cerniere plastiche. Le differenze nei risultati possono essere attribuite alla modellazione del modello di superficie e all'idealizzazione del modello dell'asta.

Confronto dei risultati