Odpowiedź:
Podczas wymiarowania elementów konstrukcyjnych za pomocą Metody Elementów Skończonych (MES), w programie RFEM można wybierać pomiędzy powierzchniami i bryłami. Dużą zaletą powierzchni jest czas obliczeń, ponieważ elementy skończone są zdefiniowane tylko w płaszczyźnie powierzchni. Trzeci wymiar, czyli grubość, jest uwzględniany w obliczeniach jako właściwość fizyczna. W ten sposób powierzchnię można uznać za uproszczenie matematyczne. Ponadto powierzchnie mogą być łatwiej siatkowane niż bryły (macierz Jacobiego).
Elementy płytowe dzielą się na dwa typy elementów. Podczas gdy w klasycznej teorii cienkich płyt (Kirchhoff) odkształcenia ścinające spowodowane siłami tnącymi są pomijane, w teorii grubych płyt stosuje się specjalne rozszerzone metody (Reissner-Mindlin). W przypadku blach cienkich dominuje efekt zginania. Dlatego wystarcza również uproszczona teoria zginania. Wraz ze wzrostem grubości zwiększa się składowa wpływu ścinania poprzecznego na nośność. Począwszy od określonej grubości, błąd przy pominięciu tej składowej jest tak duży, że absolutnie konieczne jest zastosowanie wyższej teorii grubości płyty. To, czy płyta zostanie uznana za „cienką”, czy „grubą”, nie zależy od stosunku „wymiaru do grubości” pojedynczego elementu skończonego, ale od warunków w układzie konstrukcyjnym. Czynnikami, które mają na to wpływ, są, oprócz grubości płyty, w szczególności rozpiętości przęseł (długość, szerokość, promień), typ podpory i typ obciążenia oraz ich rozkład. Ze względu na mnogość wpływów nie jest możliwe określenie wartości obowiązkowej.
Rysunek 01 przedstawia wytyczne opisujące ważność odpowiednich elementów. Wartość "d" to grubość elementu konstrukcyjnego, a "L" to długość elementu konstrukcyjnego lub odległość między podporami. Stosunek d/L wskazuje, kiedy element jest ważny dla analizy. Jeżeli wartość d/L jest duża, decydującą wartością jest odkształcenie przy ścinaniu i należy preferować stosowanie brył. Jeżeli d/L jest małe, odkształcenie od ścinania nie ma decydującego znaczenia, a elementy powierzchniowe są najbardziej efektywnym wyborem.
Na rysunku 02 obliczenia przeprowadzono przy użyciu różnych elementów. Widok z góry umożliwia zinterpretowanie odkształceń w płaszczyźnie obrazu. Dla małego stosunku d/L wynoszącego 0,2 odkształcenia bardzo dobrze odpowiadają wszystkim trzem wariantom. Jeżeli d/L = 0,4, różnice między obliczeniami dla cienkiej i grubej płyty są już widoczne. W skrajnym przypadku, gdy d/L = 0,7, można dodatkowo zaobserwować różnicę grubości płyty w stosunku do bryły. Obciążenia dobrano w taki sposób, aby dla wszystkich elementów objętości uzyskać takie samo odkształcenie w celu uzyskania sensownego wyrażenia.
.png?mw=350&hash=b023d6c658e181cb7d69028c0f3994dedab96fc5)
.jpg?mw=350&hash=bd355674e865e37d5548c329b8f5f0153cefe276)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)