Metoda elementów skończonych (MES) jest metodą numeryczną do rozwiązywania skomplikowanych zadań matematycznych poprzez dyskretyzację dziedziny problemu na małe części zwane elementami skończonymi. RFEM 6 to oprogramowanie do analizy strukturalnej, które wykorzystuje MES w celu spełnienia wszystkich wymagań współczesnego inżynierii budowlanej.
Ponieważ siły wewnętrzne, deformacje i naprężenia są wynikami obliczeń MES, są one określane jako wartości węzłowe dla węzłów siatki ES. Dla ciągłego rozkładu tych wyników wartości węzłowe mogą być wygładzane, co zostanie wyjaśnione w tym artykule.
Ustawienia dla wygładzania wyników można znaleźć w odpowiednim oknie dialogowym dostępnym poprzez menu „Oblicz”. Jak widać na Obrazie 01, okno dialogowe posiada dwie zakładki: Powierzchnie i Ciała stałe. Pierwsza z nich kontroluje, czy i w jaki sposób wyniki dla powierzchni są interpolowane, podczas gdy druga kontroluje to samo dla granicznych powierzchni ciał stałych.
Dostępne typy wygładzania są takie same dla powierzchni i ciał stałych i zostaną bardziej szczegółowo omówione poniżej. Aby lepiej zilustrować, jak działa wygładzanie, każdy typ wygładzania jest zastosowany do tego samego modelu (zob. Obraz 02), który składa się z czterech powierzchni o identycznych obciążeniach.
Stała na elementach siatki
Pierwsza opcja do Twojej dyspozycji to wyświetlenie stałego rozkładu wyników na elementach siatki poprzez uśrednienie wartości wyników na węzłach siatki. W ten sposób nie ma rozkładu w elemencie ES jak w przypadku innych opcji, a cały element ES ma tę samą „wygładzoną” wartość (zob. Obraz 03).
Jest to typ wygładzania wyników, jaki należy stosować przy używaniu nieliniowych modeli materiałowych. Jest tak z powodu iteracyjnych obliczeń, które program wykonuje przy pracy z tymi modelami materiałowymi. W oparciu o wybrany model definiuje się inny związek pomiędzy naprężeniami a odkształceniami, a sztywność elementów skończonych jest na bieżąco dostosowywana w trakcie iteracji, aż do spełnienia relacji naprężenie-odkształcenie. Biorąc pod uwagę, że dostosowanie jest zawsze dokonywane dla całej powierzchni lub elementu stałego, zaleca się użycie tego konkretnego typu wygładzania.
Nieciągły
Ta reprezentacja wyników jest pokazana na Obrazie 04. Jak przedstawiono, wybierając typ wygładzania „Nieciągły”, wartości węzłów ES dla każdego poszczególnego elementu są prezentowane. W związku z tym dla jednego węzła wyświetlane są wiele wartości. Typ wygładzania nazywany jest „Nieciągłym” z powodu dyskontynentnego rozkładu wynikającego z faktu, że wartości węzłów ES nie są uśredniane z sąsiednimi elementami. Duże różnice między elementami ES wskazują, że potrzeba dokładniejszej siatki dla uzyskania bardziej dokładnych wyników obliczeń.
Ciągły wewnątrz powierzchni
Jak sugeruje nazwa, ten typ wygładzania pokazuje ciągły rozkład wyników w obrębie jednej powierzchni (zob. Obraz 05). Wybierając tę opcję, wartości wszystkich elementów ES przylegających do węzła ES są uśredniane i tylko jedna wartość jest wyświetlana w każdym węźle. Jednak uśrednianie kończy się na granicy powierzchni i mogą wystąpić dyskontynuacje między sąsiednimi powierzchniami. Klasycznym przykładem tego są wyniki wzdłuż powierzchni podparcia wspornika, które są omówione na końcu artykułu.
Ciągły wewnątrz zestawów powierzchni, w przeciwnym razie wewnątrz powierzchni
Ta opcja może być postrzegana jako rozszerzenie wygładzania wyników „Ciągły wewnątrz powierzchni”, ponieważ podczas interpolacji uwzględnia się również przyległe obszary powierzchni zawartych w zestawie powierzchni, jeśli w modelu są zestawy powierzchni. Dlatego w przeciwieństwie do opcji „Ciągły wewnątrz powierzchni”, ta opcja sprzyja ciągłemu efektowi powierzchni w obszarze podparcia.
Aby zademonstrować ten typ wygładzania na interesującym modelu, powierzchnie nr 1 i nr 2 są połączone w zestaw powierzchni. Jak pokazuje Obraz 06, z powodu tego typu wygładzania, istnieje ciągły rozkład wyników w ramach zestawu (to jest między powierzchniami nr 1 i nr 2). Dla powierzchni nr 3 i nr 4 jednak rozkład jest ciągły tylko w ramach własnych granic.
Ciągły wewnątrz wszystkich powierzchni
W przeciwieństwie do typu wygładzania „Ciągły wewnątrz powierzchni”, gdzie uśrednianie kończy się na krawędzi jednej powierzchni, ten typ wygładzania skutkuje ciągłym rozkładem między sąsiednimi powierzchniami (zob. Obraz 07). Oznacza to, że powierzchnie nie muszą być w zestawie powierzchni, jak miało to miejsce w przypadku typu wygładzania „Ciągły wewnątrz zestawów powierzchni, w przeciwnym razie wewnątrz powierzchni”. Dzieje się tak, ponieważ wartości są uśredniane przez wszystkie granice powierzchni domyślnie.
Dlatego ważne jest, aby systemy współrzędnych powierzchni były wyrównane w tym samym kierunku podczas korzystania z tego typu wygładzania. Aby uniknąć nieprawidłowego wyświetlania wyników, ważne jest, aby maksymalnie dwie powierzchnie leżące w jednej płaszczyźnie graniczyły ze sobą i aby linia graniczna nie miała zawiasu liniowego.
Podsumowanie
Jak pokazano na obrazach dla różnych typów wygładzania, każdy typ może prowadzić do innego rozkładu wyników. Opcja "Ciągły wewnątrz zestawów powierzchni, w przeciwnym razie wewnątrz powierzchni" jest domyślna, ponieważ w większości przypadków daje najlepsze wyniki. Jednak każdy przypadek, nad którym pracujesz, powinien być oceniany indywidualnie i należy wybrać opcję wygładzania, która zapewni najlepsze wyniki.
Na przykład, jeśli porównasz wyniki dla opcji "Ciągły wewnątrz powierzchni" (A) i "Ciągły wewnątrz wszystkich powierzchni" (B) (zob. Obraz 08), możesz być zdezorientowany dlaczego pierwsza pokazuje różne momenty negatywne w miejscu podparcia. Teraz, kiedy znasz różne typy wygładzania, wiesz, że jest to spowodowane typem wygładzania ustawionym w oknie dialogowym Wygładzanie wyników.
