Porównanie wymiarowania plastycznego (model powłokowy) i nieliniowego modelu prętowego

Cały model

Wprowadzanie modelu powłokowego

Tworzenie modelu powłokowego jest bardzo łatwe w programie RFEM. Istnieje możliwość generowania elementu prętowego bezpośrednio w powierzchniach (funkcja "Generuj powierzchnie z pręta"). Początkowo tworzony jest pręt o długości 4 m. Wybrany zostaje przekrój typu IPE 200. Po zamodelowaniu belek z pręta generowane są powierzchnie przy użyciu funkcji wspomnianej powyżej.

Stab zerlegen in Flächen

Po utworzeniu czystego modelu powłoki belki można zdefiniować warunki brzegowe. Belka powinna być podparta po obu stronach. Te warunki brzegowe można utworzyć przy użyciu podpór liniowych. W tym zastosowaniu środnik i podpory modelu powierzchniowego mogą być podparte podpórami liniowymi. Eine komplette Einspannung der Lager ist dabei nicht nötig, da sich die Einspannung aus der Begrenzung der Wegfreiheitsgrade an Steg und Flansch ergibt.

warunki podparcia

Po wprowadzeniu warunków brzegowych można zdefiniować zachowanie plastyczne powierzchni poprzez wybór modelu materiałowego Izotropowy plastyczny 2D/3D. Ten model materiałowy umożliwia uwzględnienie uplastycznienia powierzchni podczas obliczeń. W tym samym oknie dialogowym można również ustawić naprężenie równoważne von Misesa, ponieważ granica plastyczności materiału jest ustawiona na 24 kN/cm². Po określeniu plastyczności materiału przyrost obciążenia jest automatycznie aktywowany w parametrach obliczeniowych. Przyrost obciążenia przyczyni się do bardziej efektywnego zachowania zbieżności w obliczeniach.

Model materiałowy

Do konstrukcji zostaje przyłożone obciążenie liniowe na linii przecięcia górnego pasa i środnika. Wielkość obciążenia jest ustawiona na 45 kN/m, ponieważ przeguby plastyczne zaczynają tworzyć się w obu obszarach podparcia dla tego obciążenia.

obciążenie

Odkształcenia są dostępne natychmiast po obliczeniach całej konstrukcji. Widoki na naprężenia równoważne mogą być przełączane według von Misesa. Domyślne ustawienie dla programu RFEM wyświetla naprężenia z wygładzonymi konturami. Powoduje to, że wyniki są zniekształcone, ponieważ zostaje przekroczone maksymalne naprężenie plastyczne. Dlatego w przypadku sił wewnętrznych i naprężeń na powierzchni konieczne jest zaznaczenie opcji wyświetlania „Stałe na elementach”. Wyniki te stanowią średnią wartość każdego elementu ES. Wartości węzłowe elementu ES służą do generowania wartości średniej. W przypadku stosowania plastycznego lub nieliniowego zachowania materiału zawsze konieczne jest zaznaczenie opcji wyświetlania "Stała w elementach", ponieważ zachowanie się materiału powoduje, że wartości elementów są uplastycznione, a tym samym naprężenia plastyczne są następnie prawidłowo wyświetlane.

rozkład sił wewnętrznych/naprężeń

Aby przeprowadzić porównanie z obliczeniami analitycznymi, konieczne jest, aby wyniki modelu powierzchniowego były porównywalne z wynikami modelu analitycznego. W tym celu można użyć belki wynikowej. Za pomocą belki wynikowej można zintegrować wszystkie naprężenia powierzchniowe lub bryłowe w modelu. Następnie można przeprowadzić porównanie z modelem analitycznym.

Definiowanie pręta w tym modelu jest bardzo łatwe. Podczas generowania pręta 1D w modelu powierzchniowym w miejscu pierwotnego pręta pojawia się pręt zerowy, który pełni funkcję symbolu zastępczego. Pręt ten nie ma sztywności i nie będzie uwzględniany w obliczeniach. Można zmienić typ pręta z „Dummy” na „Belka wynikowa”, a następnie przypisać do tej belki wszystkie powierzchnie, aby wyświetlić siły wewnętrzne jako jedną wynikową wartość. W tym przykładzie powierzchnie kołnierza i środnika są zawarte w belce wynikowej, aby zobaczyć wyniki sił wewnętrznych elementów tak, jak gdyby był to pojedynczy pręt.

Definicja belki wynikowej

Eingabe des Stabmodells

Dla porównania, teraz tworzony jest prosty model pręta, który zostaje obciążony w celu utworzenia plastycznego przegubu. Definiowany jest pręt prosty o przekroju IPE 200. Dla tego pręta utworzymy dodany materiał o jego właściwościach izotropowych. Dla tego wpisu wybrano stal typu S235. W opcji Nieliniowość pręta istnieje możliwość uwzględnienia przegubu plastycznego. Ponieważ należy definiować tylko plastyczne zwolnienie momentu, wszystkie pozostałe siły wewnętrzne są ustawione na dużą wartość, więc pozostają niezmienione. Plastyczny moment graniczny dla IPE 200 z S235 można obliczyć w następujący sposób:
M_ply = f_y ∙ W_ply
M_warstw = 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. W tym przykładzie obciążenie jest stosowane jako obciążenie prętowe, ponieważ obciążenia liniowe mogą być stosowane tylko dla powierzchni. Maksymalne obciążenie pręta wynosi 45 kN/m.

Ocena obliczeń porównawczych

Wyniki obu obliczeń można teraz porównać na poniższym rysunku. Wyniki są prawie identyczne. W modelu powierzchniowym można wyraźnie zobaczyć plastikowe przeguby, które utworzyły się na podporach. Wynikowe siły wewnętrzne na belce wynikowej są bardzo podobne do sił wewnętrznych modelu prętowego, który zawiera przeguby plastyczne. Różnice w wynikach można przypisać modelowaniu modelu powierzchniowego i idealizacji modelu prętowego.

Porównanie wyników