Comparação entre o dimensionamento plástico (modelo de casca) e o modelo de barra não linear

Modelo completo

Introdução de um modelo de casca

Criar um modelo de casca é muito fácil no RFEM. Existe a opção de gerar um elemento de barra diretamente em superfícies (função "Gerar superfícies a partir de barra"). É criada inicialmente uma barra com um comprimento de 4 m. É selecionado o tipo de secção IPE 200. Após a modelação das vigas, são geradas superfícies a partir da barra utilizando a função mencionada acima.

Stab zerlegen in Flächen

Após criar um modelo de casca pura da viga, pode definir as condições de fronteira. A viga deve ser apoiada em ambos os lados. Estas condições de fronteira podem ser criadas com a utilização de apoios de linha. Para esta aplicação, a alma e os flanges do modelo de superfície podem ser apoiados com apoios de linha. Eine komplette Einspannung der Lager ist dabei nicht nötig, da sich die Einspannung aus der Begrenzung der Wegfreiheitsgrade an Steg und Flansch ergibt.

condições de apoio

Após introduzir as condições de contorno, pode definir o comportamento plástico das superfícies selecionando o modelo de material isotrópico plástico 2D/3D. Este modelo de material permite considerar a plastificação de superfície durante o cálculo. Também é possível definir a tensão equivalente de von Mises na mesma caixa de diálogo, uma vez que a tensão de cedência do material está definida para 24 kN/cm². Quando especifica o comportamento plástico do material, o incremento de carga é ativado automaticamente nos parâmetros de cálculo. O incremento de carga contribuirá para um comportamento de convergência mais eficiente no cálculo.

Modelo de material

Uma carga de linha é aplicada à estrutura na linha de interseção entre o banzo superior e a alma. A magnitude da carga é definida para 45 kN/m, uma vez que as articulações de plástico começam a se formar em ambas as áreas de apoio para este carregamento.

Carga,

As deformações estão disponíveis imediatamente após o cálculo de toda a estrutura. É possível alterar as vistas para a tensão equivalente de acordo com von Mises. A configuração padrão do RFEM exibe as tensões com contornos suavizados. Isto causa uma visão distorcida dos resultados porque a tensão máxima de plástico é excedida. Portanto, é necessário selecionar a opção de visualização "Constante nos elementos" para as forças internas e as tensões na superfície. Estes resultados representam o valor médio de cada elemento de EF. Os valores dos nós do elemento FE são utilizados para gerar o valor médio. Ao utilizar o comportamento de material plástico ou não linear, é sempre necessário selecionar a opção de visualização "Constante nos elementos" porque o comportamento do material faz com que os valores dos elementos sejam plastificados e, portanto, a tensão plástica é subsequentemente apresentada corretamente.

distribuição de esforços internos/tensões

Para realizar uma comparação com o cálculo analítico, é necessário tornar os resultados do modelo de superfície comparáveis aos do modelo analítico. Para isso, é possível utilizar uma barra de resultados. Com uma viga resultante, todas as tensões de superfície ou de sólido no modelo podem ser integradas em conjunto. Uma comparação com o modelo analítico pode ser realizada ainda.

A definição da barra neste modelo é muito fácil. Quando a barra 1D é gerada para um modelo de superfície, aparece uma barra fictícia na posição da barra original, que serve como marcador de posição. Esta barra não tem rigidez e não será considerada no cálculo. Pode alterar o tipo de barra de "Fictício" para "Viga resultante" e todas as superfícies podem ser atribuídas a esta viga resultante para visualizar as forças internas como um valor resultante. Neste exemplo, as superfícies do banzo e da alma estão incluídas na viga de resultados para visualizar os resultados da força interna dos elementos como se fosse uma única barra.

Definição de um feixe de resultados

Eingabe des Stabmodells

Para comparação, agora é criado e carregado um modelo de barra simples para formar uma articulação plástica. É definida uma barra simples com uma secção IPE 200. Para esta barra, será criado um material adicionado com propriedades de material isotrópico. O tipo de aço S235 é selecionado para esta entrada. Existe a opção adicional de considerar uma articulação plástica em Não-linearidade de barra. Uma vez que apenas deve ser definida uma libertação de momento plástica, todas as outras forças internas são definidas para um valor elevado para que não sejam afetadas. O momento limite plástico para o IPE 200 com S235 pode ser calculado da seguinte forma:
M_ply = f_y ∙ W_ply
M_camada = 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. A carga é aplicada como carga de barra neste exemplo devido ao facto de as cargas de linha poderem ser utilizadas apenas para superfícies. A carga máxima da barra é de 45 kN/m.

Avaliação do cálculo comparativo

Os resultados de ambos os cálculos podem agora ser comparados no gráfico abaixo. Os resultados são quase idênticos. Com o modelo de superfície, é possível ver claramente as articulações de plástico que se formaram nos apoios. As forças internas resultantes na viga resultante são muito semelhantes às forças internas do modelo de barra que inclui articulações de plástico. As diferenças de resultados podem ser atribuídas à modelação do modelo de superfície e à idealização do modelo de barra.

Comparação de resultados