Analytický model ocelového styčníku

Metoda CBFEM (Component Based Finite Element Model) umožňuje rychlou analýzu styčníků různých tvarů a konfigurací. Model se skládá z prvků, na které je aplikováno zatížení, a výrobních operací (včetně ztužujících prvků), které slouží ke vzájemnému propojení prvků. Prvky nesmí být zaměňovány s výrobními operacemi, protože jejich řezné hrany jsou připojeny přes tuhé vazby k uzlu přípoje, takže se při použití místo výrobních operací (ztužujících prvků) správně nedeformují.

Analyzovaný model MKP je generován automaticky. Návrhář nevytváří model MKP, ale vytváří styčník pomocí výrobních operací – viz obrázek.

Výrobní operace/položky, které lze použít ke konstrukci styčníku

Každá výrobní operace přidává do přípoje nové položky – řezy, plechy, šrouby, svary.

Nosné prvky a podpory

Jeden prvek styčníku je vždy nastaven jako „nosný". Všechny ostatní prvky jsou „připojené". Nosný prvek může zvolit návrhář. Nosný prvek může být ve styčníku „průběžný" nebo „ukončený". „Ukončené" prvky jsou podepřeny na jednom konci a „průběžné" prvky jsou podepřeny na obou koncích.

Připojené prvky mohou být několika typů podle zatížení, které je prvek schopen přenést:

• Typ N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – prvek je schopen přenést všech 6 složek vnitřních sil
• Typ N-Vy-Mz – prvek je schopen přenést pouze zatížení v rovině XY – vnitřní síly N, V_y, M_z
• Typ N-Vz-My – prvek je schopen přenést pouze zatížení v rovině XZ – vnitřní síly N, V_z, M_y
• Typ N-Vy-Vz – prvek je schopen přenést pouze normálovou sílu N a posouvající síly V_y a V_z

Přípoj plech na plech přenáší všechny složky vnitřních sil

Přípoj žiletkou může přenášet pouze zatížení v rovině XZ – vnitřní síly N, V_z, M_y

Styčníkový přípoj – přípoj prvku příhradové konstrukce může přenášet pouze osovou sílu N a posouvající síly Vy a Vz

Každý styčník je během analýzy rámové konstrukce ve stavu rovnováhy. Pokud jsou na podrobný model CBFEM aplikovány koncové síly jednotlivých prvků, je stav rovnováhy rovněž splněn. Nebylo by tedy nutné definovat podpory v analytickém modelu. Z praktických důvodů je však na prvním konci nosného prvku definována podpora bránící všem posunům. Tato podpora neovlivňuje ani stav napětí, ani vnitřní síly ve styčníku, pouze prezentaci deformací.

Na koncích připojených prvků jsou definovány odpovídající typy podpor respektující typ jednotlivých prvků, aby se zabránilo vzniku nestabilních mechanismů.

Výchozí délka každého prvku je dvojnásobek jeho výšky. Délka prvku by měla být po poslední výrobní operaci (svar, otvor, výztuha atd.) nejméně 1× výška prvku, a to z důvodu správných deformací za tuhými vazbami spojujícími řezný konec prvku s uzlem přípoje.