Solucionador CBFEM actualizado

El solucionador computacional es el corazón del CBFEM. 

Estamos mejorando y perfeccionando constantemente este método numérico. En la versión 21, completamos varios años de desarrollo en el área de la no linealidad geométrica y las grandes deformaciones, incluidas las imperfecciones iniciales (GMNIA). Esto nos permitió pasar la aplicación Member de beta a versión definitiva.

Donde las verificaciones de elementos en su programa de análisis 3D por elementos finitos no son suficientes para nuestros usuarios, Member está ahora disponible para ellos. Los elementos se modelan completamente incluyendo las uniones en los extremos, lo que resulta beneficioso para el proyectista y le libera de la necesidad de estimar los efectos de la unión en los extremos sobre la capacidad de carga y la pérdida de estabilidad. Member puede tratar la influencia de rigidizadores transversales y longitudinales, aberturas, cambios en la altura de la sección transversal, pero también con la influencia de elementos secundarios conectados. El efecto de la torsión y el alabeo no es un problema para este método.

Al mismo tiempo, el método GMNIA sirve significativamente para refinar los modelos de unión en la aplicación Connection. Ahora se utiliza en todas las uniones de secciones transversales huecas: tubos circulares y rectangulares. Según las normativas, las uniones de tubos se verifican según fórmulas empíricas, cuya validez está limitada a determinadas condiciones geométricas. La conformidad de estas fórmulas con la realidad es bastante cuestionable, especialmente en los límites de los intervalos de validez. El método GMNIA mejorado muestra una muy buena conformidad con las fórmulas normativas, especialmente en las partes centrales de los intervalos de validez. En las marginales, fue validado exhaustivamente con modelos matemáticos superiores (ABAQUS) y experimentos físicos.

Todo cambio en el modelo numérico conlleva necesariamente un cambio en los resultados. Esto también se refleja en la versión 21, y en la gran mayoría de los casos, difiere dentro de unidades porcentuales.

Además, la mejora del modelo también se manifiesta en una aceleración significativa del cálculo, en un rango de hasta el 30%.

Publicado en IDEA StatiCa versión 21.0.

Solucionador GMNIA

Se mejoró el solucionador utilizado para las uniones de secciones huecas en IDEA StatiCa Connection y también para GMNIA en IDEA StatiCa Member. Ahora contiene una formulación no lineal no solo de elementos de lámina (que ya estaba presente en versiones anteriores), sino también de enlaces y restricciones utilizados en componentes, como tornillos o soldaduras.

El modelo de la unión se mejora considerablemente mediante la inserción de un superelemento condensado. Este elemento se añade detrás del extremo del elemento y tiene las mismas propiedades que el modelo de lámina elástica del elemento. Es solo un elemento, pero permite que se desarrollen cualquier deformación elástica y tensión en los extremos del elemento. Por ello, la parte del elemento que consiste en elementos de lámina puede ser más corta y aun así mejorar el comportamiento del modelo.

Se ha añadido un superelemento condensado en los extremos del elemento

Esto permite acortar la parte del modelo donde se utilizan elementos de lámina y aun así aumenta la precisión del modelo. Esto resulta en menos elementos en el modelo, lo que conduce a un tiempo de cálculo más rápido y a una mejor visualización de los resultados.

Deformaciones de la sección transversal en el extremo del modelo de lámina

Esta es la razón principal por la que se realizó el cambio. La sección transversal puede deformarse en los extremos de un modelo compuesto por elementos de lámina. Las uniones de secciones huecas requieren elementos relativamente largos, de hasta 10 veces el diámetro de la sección transversal. Al introducir el superelemento condensado detrás de la parte del modelo compuesta por elementos de lámina, el cálculo es mucho más rápido con la misma precisión.

Publicado en IDEA StatiCa versión 21.0.

Resistencia a flexión de lámina reducida para secciones huecas (imperfecciones)

Las resistencias de carga de las uniones de secciones huecas en las normativas se determinan mediante el Método de Modo de Fallo, que utiliza modelos de ajuste de curvas determinados a partir de experimentos y modelos numéricos avanzados. La estructura real contiene imperfecciones iniciales y tensiones residuales, que no son capturadas por los modelos de lámina en IDEA StatiCa Connection. Para lograr una mayor conformidad con los resultados de las normativas, la influencia de las tensiones residuales y las imperfecciones iniciales se introdujo en los modelos de IDEA StatiCa reduciendo la resistencia a flexión de las láminas de secciones huecas con una relación D/(2t) elevada.

Estos cambios combinados nos permitieron lograr una estrecha conformidad con los resultados del Método de Modo de Fallo contenido en los códigos de diseño.

Publicado en IDEA StatiCa versión 21.0.

Cálculo escalonado para GMNIA en Member

El parámetro Número de pasos de carga para el análisis GMNIA se ha añadido a Configuración del proyecto en Member para mejorar la estabilidad y la seguridad en los cálculos no lineales de elementos. La carga total se divide en pasos incrementales (10 por defecto), reduciendo el riesgo de que el solucionador converja hacia una rama estable no deseada de la curva carga-deformación. Este enfoque escalonado garantiza una progresión de carga más suave, un seguimiento del equilibrio más preciso y una predicción más segura de la resistencia última en análisis geométrica y materialmente no lineales.

Publicado en IDEA StatiCa versión 25.1.