在 RFEM 中给点支撑玻璃系统建模 2

技术文章

正如在上一篇文章 1 中所述,在德国标准 DIN 18008-3  中给出了通过有限元方法验算点支撑玻璃面板承载力,在标准的附录 B 中介绍了相应的规则 [1]。

设计基础

进行结构设计必须创建相关的分析模型,并且与相关规范中的规定以及国家技术认证相符合。

校验分析模型

首先,检测在孔洞处的结果质量,控制有限元网格设置以及在孔洞边缘区域有限元网格的细化是非常重要的,结果必须与规范 DIN 18008 中给出的值相符合。

基本结构是一个带孔洞的矩形板:
a = 300 mm
b = 600 mm
t = 10 mm

图 01 - 在钻孔区域离散

得出的应力最大值是 48.2 N/mm²,按照 [3] 容许值在 46 到 52 N/mm² 之间,因此可以使用该模型。

检测了在孔洞边缘区域的应力最大值,下一步要验算点支撑的模型。

图 02 - 在 RFEM 中点支撑的模型

支撑的顶部和底部使用接触实体来建模,接触实体只能传递压力。接触实体的刚度按照现有的点支撑的刚度来设置。

下面列举出示例中的值:
顶部材料:E = 40 N/mm²,G = 13.8 N/mm²
底部材料:E = 50 N/mm²,G = 24.1 N/mm²

假设在荷载 FD/Z = 8,900 N 和 FQ = 5,100 N 作用下有最大容许值[3],那么得出下面刚度:
压力 Z / wZ = 19,347 N/mm
拉力 D / wD = 20,602 N/mm
剪力 Q / uQ = 5,247 N/mm

这些值与容许值 [3] 相比较,结果都在容许范围内:
15,386 N/mm ≤ cZ,D ≤ 24,372 N/mm
344 N/mm ≤ cQ

因此该模型能够用于下一步的计算。

图 03 - 校验支撑的刚度

最后一步是校验整个模型,合并先前两个创建的模型,所考虑的结构尺寸以及需要的结果参考国家技术认证 [3]。

图 04 - 校验模型

在图 4 中展示了现有结果与所需结果之间非常好的一致性。这验证了有限元模型可以在结构系统中作为进一步计算的基础。

使用 FEM 分析进行设计

在这里使用和上一文章中相同的结构系统,以及相同的荷载。由两种设计方法得出的结果之间的差异变得清晰。

先前创建的有限元模型插入到要设计的结构中,产生的应力用于设计。

图 05 - 在钻孔边缘区域的应力

在钻孔边缘区域最大应力值是 σ = 29.22 N/mm²,那么使用率是 is η = 29.2 / 51.3 = 0.57。

总结

通过两种计算方法的比较清楚地表明,计算得出的使用率有明显差异。目前的情况下,由于精确的分析,使用率降低了大约 40%,虽然这不是普遍情况,但是它说明精确的有限元分析往往更具优势。

参考

[1] DIN 18008-3:2013-07
[2] Weller, B., Engelmann, M., Nicklisch, F., & Weimar, T. (2013). Glasbau-Praxis: Konstruktion und Bemessung Band 2: Beispiele nach DIN 18008 (3rd ed.). Berlin: Beuth, 2013
[3] General Technical Approval Z-70.2-99. (2014)

更多信息

联系我们

联系 Dlubal

如果您有任何关于我们产品的问题或者建议,请联系我们的技术支持或者搜索我们的问题和解答 (FAQs)。

+49 9673 9203 0

(可要求接中文热线)

info@dlubal.com

RFEM 主程序 RFEM
RFEM 5.xx

主程序

结构设计与有限元­分析软件(FEA)可以用于建立平面与空间结构模型,适用于由杆件、面、板、墙、折板、膜、壳、实体以及接触单元等的建模与分析计算。

首个许可价格
3,540.00 USD
RFEM 玻璃结构
RF-GLASS 5.xx

附加模块

单层、组合和中空玻璃设计

首个许可价格
1,120.00 USD