在附加组件钢连接中分析的连接使用替代钢连接有限元模型（“子模型”）进行设计。此模型根据连接的拓扑创建。单个设计组件，如板、焊缝或螺栓，在此模型中通过基本的有限元对象——面或杆来表示，并通过特殊的对象如面接触或刚性耦合进行补充。此方法允许将基本组件的行为与设计规范的分析公式进行比较。利用此“子模型”，可以分析连接的承载能力、屈曲强度以及刚度和变形能力。
以下网站描述了基于组件的有限元方法在钢连接设计中的优势：基于组件的有限元方法 (CBFEM)
子模型的尺寸根据连接杆的截面尺寸比例确定。使用2D面的杆在轴线上沿连接组件延长，长度为最大截面尺寸的倍数。此倍数默认设为1.5，但可以在承载能力配置中进行调整。参考距离是连接最远的组件。
在子模型中，根据用户设置，连接杆的末端要么为刚性支承，要么通过在全球模型中计算的等效载荷施加荷载。杆末端的载荷基于整体模型中的内力，并考虑到相应的静态分析设置，对其进行调整以确保其影响匹配在连接所属节点处施加在相关构件上的内力。杆的末端通过刚性面进行加固，以防止截面扭转并避免在受力或支承节点中的应力集中。
默认情况下，替代钢连接有限元模型使用几何线性分析与非线性材料模型来计算承载能力。模型非线性分析采用迭代Newton-Raphson方法。二阶非线性分析（P-Δ）作为默认设置用于评估失稳，并使用线性特徵值方法进行稳定性分析。详见RFEM手册的章节静态分析设置。
如果在主模型的静态分析中考虑到二阶或三阶理论，可能会导致主模型（平衡在变形系统上建立）和子模型（力施加在未变形子模型上）之间的不一致。但对于典型结构系统，这种效应通常可以忽略。
对极限状态承载能力下的塑性抵抗力的分析适合于假设几何线性行为下使用非线性材料行为且不考虑不完善的分析。而几何非线性、材料线性分析则更适合于屈曲分析。
采用与标准一致的双线性各向同性塑性材料图表，塑性部分的弹性模量非常低。由于“von Mises”等效应力仅非常缓慢地超过屈服应力，因此不能将其用作极限标准。出于这个原因，考虑钢塑性时的判定大小为'''塑性von Mises等效应变'''。
== 杆和板 ==
对于平面杆板和插入板的建模，使用几何类型“平面”和刚度类型“标准”。面具有均匀厚度并提供各向同性-塑性材料模型，如[[#material-model 材料模型]]中所述。面是位于板中面上的2D对象。如果表示杆的各板不能通过它们的边界线直接连接，则通过[[#/de/downloads-und-informationen/dokumente/online-handbücher/rfem-6/000082 刚性耦合]]连接。耦合类型“线对线”连接被连接板的边界线与在其上生成的集成线。此连接用于例如I型钢。
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由非平面表面制成的杆或杆的某些部分，例如圆形空心型钢或带圆角的矩形空心型钢，通过将曲面截面分为更小的平面面进行建模。这些面具有和用于平面板的面相同的属性。用户可以在[[002161 承载能力配置]]中调整分段程度。
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网格
所有面的网格设置允许生成三角形和四边形有限元单元，并带有“尽可能生成相等的方形”选项。
每个杆的板具有相同的网格单元大小。最小和最大单元大小为默认值。单元大小根据杆的截面尺寸确定。默认情况下，截面的最长边分为八个部分。插入板的网格设置单独处理：网格单元大小根据板的最长边界而定。没有螺栓的板默认在长边上生成八个单元，而带螺栓的板则默认生成16个单元。
在螺栓的区域，对螺栓板的面应用圆形节点网格。这种圆形节点网格可以根据孔半径倍数设置半径并确定孔边上的单元数量。
焊缝替代面的最大单元数量和沿焊缝长度的最小和最大单元大小可以设定。
网格节点通过与连接线或面的刚性耦合和面接触连接。这会影响关联面的网格，所以关联面的网点划分不是完全独立的。
螺栓
螺栓模型由杆、面和面接触系统组成，分别代表螺栓的各个部分：螺杆、螺头和螺母。对于每个螺栓，系统会在螺栓板上自动生成一个孔。
孔中用径向排列的杆“辐条”填充。这些“梁”型杆用于在螺杆和板之间传递剪力。杆的数量由网格设置影响，并相当于孔边上的单元数量。这些杆的截面为“实心矩形”，其尺寸受杆的数量和螺栓板尺寸影响。它们与支承中的螺杆面积相匹配。
在辐条与板连接的节点上分配一个杆末端铰链。每个铰链都设置为使辐条不会加固孔而仅传输板与螺栓之间的剪力。
辐条元件具有“张力失效”类型的非线性，以便仅受压的螺杆部分起作用。它们配备了符合弹性状态的钢的各向同性线性弹性材料。
螺栓头和螺母模型使用同样的径向杆“辐条”一系列连接板的漏孔。这些辐条与截面尺寸不同，以便它们代表螺栓头和螺母的高度。此外，不分配杆端铰链或失效非线性。该辐条集合由连接径向排列辐的环状面扩展。对于面，采用几何类型“平面”和刚度类型“标准”，其均匀厚度匹配螺栓头或螺母的高度。
代表螺栓头的径向杆系统的中心通过一个杆连接，该杆代表螺栓头与螺纹。分配的杆类型为“梁”，称为“轴”。轴具有的圆形截面面积与螺栓的有效截面面积一致。截面材料是各向同性线性弹性。
在螺栓板之间的部分，使用杆“刚度”类型。其刚度矩阵与用于螺栓板和螺母或螺栓头的杆一致，差异仅在于弯曲刚度显著增加。如果不调整刚度，会造成螺栓在位置处的不合理弯曲，在实际情况中仅通过剪力传递。在螺栓板截面接合处应用“图表”类型杆铰链的非线性，以代表螺杆部分的塑性行为。
通过面接触传递在螺栓板接触及其与螺母和螺栓头之间所产生的压缩力。设置在螺栓头环面和第一螺栓板面的间，连接的螺栓板面间及螺母环面和最后螺栓板面的间隔上。面接触类型在面垂直方向上设置为“张力失效”，在面平行方向上设置为“刚性摩擦”，摩擦系数设为接近零的值。此接触实现正确的螺杆张力。
计算时，设置在连接板中的内力产生的正向轴力和用于设计验证的正向剪力出现在连接板之间的轴上。
上图中的数字标识以下组件：
| width=5%
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width=60%
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| 1
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螺杆 – 梁类型杆
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| 2
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螺栓孔 – 辐条
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| 3
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螺母 – 面环
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螺母 – 辐条
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| 5
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螺杆
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| 6
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螺母 – 面接触
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| 7
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螺栓头 – 面接触
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| 8
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螺栓头 – 辐条
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| 9
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螺栓头 – 面环
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预紧螺栓
螺栓预紧力被施加于独立的子模型中的载荷案例中。此载荷案例螺栓预紧将随后作为实际设计载荷案例的初始状态考虑。根据在承载能力配置中给出的预紧力系数（默认根据EN 1993-1-8为0.7），预紧力根据拉伸强度以杆荷载形式施加于螺杆上。
焊缝
完全熔透的厚板焊缝使用焊接板之间的直接连接模型。通过刚性耦合实现“线对线”类型连接。此连接类似于杆截面部分之间的连接（杆的板）。该刚性耦合类型使用选项“自定义分布”和“忽略距离影响”。
角焊缝模型也使用一个刚性接合系统（见如图中的➁）和焊接连接的替代面（见如图中的➀），它们与参考板连接。
刚性耦合类型为“线对线”并带选项“自定义分布”和“忽略距离影响”，将焊接板边缘与焊缝替代面边连接，替代面的第二边与参考板连接。替代面置于角焊缝三角形截面的高度中点。此高度即为角焊缝的“颈部厚度”。替代面采用“标准”刚性类型，均匀厚度与焊缝的颈部厚度匹配。应用特别拟合失效标准的正交各向异性塑性材料模型。
焊缝材料模型设置为符合标准中的焊接行为。这意味着只有在替代面上出现与焊接应力份量σ⊥、τ⊥和τ||对应的应力。在其他应力方向上的替代面刚度近似为零。
@buckling@
屈曲分析
“替代钢连接有限元模型”也适用于通过壳元素有限元分析对钢板屈曲进行评估。为此目的，一定范围内调整用于静态分析的模型，以便调用使用“替代钢连接屈曲有限元模型”（“屈曲子模型”）。
调整后的“屈曲子模型”设置如下：
- 所有使用的材料均被认为是弹性行为（杆和板材、螺栓模型的所有部分、焊缝替代面）。
使用强制节点变形代替整体结构模型中的力来加载该模型的末端。这些变形对应于结点荷载，但保证自由杆不对稳定性分析产生负面影响。
- 默认情况下，屈曲子模型在静态分析中使用“二阶（P-Δ）”分析类型，并使用“特徵值方法（线性）”，标准为四个最低特徵值，用于稳定性分析。
计算完毕后，模型提供所需数量的特徵值和各自的临界荷载因子。用户有责任评估钢连接的稳定性是否充分。
推荐的临界荷载因子限值对应于因屈曲导致钢连接失去稳定性可能的连接件。若=临界荷载因子值高于此限值，则安全地进行几何线性分析以确定连接强度。如果值低于此限值，则用户必须进行评估以判断连接件在不会影响整个结构稳定性的位置出现屈曲或需要加固连接。
@stiffness-analysis@
刚度分析
用于确定连接刚度使用了两个子模型。它们是主要的替代刚度有限元模型（刚度子模型）——一个详细的壳元素模型，其负载和支撑与用于静态分析的子模型相同——和辅助刚度有限元模型（辅助刚度子模型），用于考虑连接杆的变形影响。
“刚度子模型”的设计参数在刚度分析配置中管理。通过此设置您可以选择“分析类型”（几何线性或二阶P-Δ），并定义“最大迭代次数”和“加载步数”。您还可以控制模型尺寸和网格设置，类似于应用于连接应力-应变分析的承载能力配置的设置。其他的模型参数也从承载能力配置中继承。
施加到两个子模型（刚度子模型和辅助刚度子模型）的载荷部件与要分析的转动刚度相对应。每根杆的刚度在该节点单独进行分析。通过加载分析杆的末端，方向与受检刚度 S (SN+, SN-, SMy+, SMy-, SMz+, SMz-)一致。连接中的其他杆在其末端进行刚性支承。用于确定“初始刚度”的加载大小取决于每个连接杆的尺寸。
完成计算后，刚度子模型用于确定受检杆末端的变形（旋转或位移）。从辅助刚度子模型得到的变形从其变形中减去以考虑连接杆的刚度。结果是根据载荷和变形计算的连接刚度。根据此刚度，连接可以分类为“铰接”、“灵活”或“抗弯”。
