Чтобы получить существенные результаты для выбора нужного подхода к моделированию, будет полезным сначала создать конструкцию, которую можно сравнивать с классическими методами.
В предыдущей статье, был расчет сопротивления жесткого соединения с торцевой пластиной выполнен по формуле из нормы EN 1993-1-8 [1]. В данном примере с применением моделирования по МКЭ должно быть сопротивление торцевой пластины нагружено заданным расчетным сопротивлением в размере 324,95 кНм.
Поверхностная модель
Зададим балку HEB 400 длиной 500 мм и разделим ее на поверхности. Предположим, что торцевая пластина, соединенная твердыми головками болтов, обладает жесткими свойствами, тогда образуется жесткая поверхность с диаметром шайбы 44 мм. Чтобы смоделировать эластичность болтов под растягивающей нагрузкой, зададим болты диаметром 24 мм и длиной 29 мм (= толщина торцевой пластины + толщина шайбы). Чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки на балку, применим в месте приложения нагрузки жесткую торцевую пластину.
Поскольку жесткая опора на оси z у торцевой пластины может привести к проблемам со сходимостью, зададим поверхностное упругое основание 2 ∙ 108, а в местах, в которых деформация не может произойти из-за условий симметрии балочного соединения или предполагаются наибольшие контактные силы, дополнительно введем линейную опору. У обоих типов опирания произойдет отказ в случае положительной опорной реакции. Поскольку упругий расчет производится по норме EN 1993-1-8 [1] выберем модель материала «Изотропная пластическая 2D/3D» с критерием текучести 23,5 кН/см². Как только критерий текучести будет достигнут в конечном элементе, данный элемент не сможет далее поглощать силы и произойдет перераспределение напряжений.
Результаты
Критерий отказа «Разрушение болта при текучести полки» был подтвержден при ручном расчете.
При применении нелинейной модели материала «Изотропная пластическая 2D/3D» необходимо учесть в расчете область элементов в пластическом состоянии. Следует учесть, что элементы в пластическом состоянии соответствуют остаточному повреждению. Модель МКЭ показывает слишком большие пластические области. Это означает, что соединение перегружено при его анализе с помощью поверхностной модели. Кроме того, определенная растягивающая сила в болте, равная 279 и 288 кН, превышает допустимую растягивающую силу.
При дополнительном моделировании, в котором балка, торцевая пластина, болты и сварные швы были показаны через твердые тела, а передача силы от балки к торцевой пластине происходит через сварные швы (= большая нагружаемая поверхность), были получены пластические области аналогичного размера.
Dlubal_KohlA_]_LI.jpg?mw=350&hash=21d94ec9a723c608496e9e95a21bb1309ab5067a)
Dlubal_KohlA_Rev1.png?mw=350&hash=f8d2ccd6ebb5a4c58d1c98f433e9f5171a41f581)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
