W celu uzyskania miarodajnej oceny wybranego podejścia do modelowania, bardzo pomocne może być najpierw stworzenie modelu, który można porównać ze sprawdzonymi metodami.
W poprzednim artykule obliczono nośność obliczeniową połączenia ze sztywną blachą czołową za pomocą wzoru zgodnego z EN 1993-1-8 [1].
W tym przykładzie, nośność obliczeniowa płyty czołowej powinna zostać obciążona za pomocą metody MES, a wyznaczona nośność obliczeniowa wynosi 324,95 kNm.
Model powierzchniowy
Wprowadzono belkę HEB 400 o długości 500 mm, która została podzielona na powierzchnie. Zakładając, że blacha czołowa zachowuje się sztywno pod masywnymi łbami śrub, wygenerowano sztywną powierzchnię o średnicy podkładki 44 mm. Aby przeprowadzić symulację sprężystości śrub pod wpływem rozciągania, zdefiniowano śruby o średnicy 24 mm i długości 29 mm (= grubość blachy czołowej + grubość podkładki). Aby zapewnić równomierne przyłożenie obciążenia do belki, w miejscu przyłożenia obciążenia zastosowano sztywną blachę czołową.
Ponieważ podparcie sztywne w osi z płyty czołowej może prowadzić do problemów ze zbieżnością, przyjęto podłoże powierzchniowe o sile 2 ∙ 108 kN/m³, a także przewidziano dodatkową podporę liniową w miejscach, w których nie może dojść do odkształcenia symetrii połączenia belek lub w miejscu, gdzie spodziewane są największe siły podporowe. W przypadku reakcji podporowej obie podpory ulegają uszkodzeniu. Ponieważ norma EN 1993‑1‑8 [1] umożliwia wymiarowanie plastyczne, wybrano model materiałowy „Izotropowy plastyczny 2D/3D” z kryterium uplastycznienia 23,5 kN/cm². Po osiągnięciu kryterium plastyczności w elemencie skończonym element nie może przenosić dalszych sił i następuje redystrybucja naprężeń.
Wyniki
Kryterium zniszczenia "Uszkodzenie śruby z uplastycznieniem pasa" obliczeń ręcznych może zostać sprawdzone.
W przypadku stosowania nieliniowego modelu materiałowego "Izotropowy plastyczny 2D/3D" należy ocenić powierzchnię elementów w stanie plastycznym. Należy pamiętać, że elementy uplastycznione ulegają uszkodzeniu trwałemu. Model MES pokazuje plastyczne obszary, które są zbyt duże. Oznacza to, że połączenie w modelu powierzchniowym jest przeciążone. Określona siła rozciągająca śruby z 279 i 288 kN również przekracza dopuszczalną graniczną siłę rozciągającą.
Podczas dodatkowego modelowania określono obszary plastyczne o podobnej wielkości, w których belka, blacha czołowa, śruby i spoiny zostały przedstawione za pomocą brył, a siła przenoszona jest z belki na blachę czołową poprzez spoiny (= większa powierzchnia obciążenia).