Modèle d'analyse d'assemblage acier
La méthode CBFEM (Component Based Finite Element Model) permet une analyse rapide des assemblages de différentes formes et configurations. Le modèle est composé d'éléments auxquels les charges sont appliquées et d'opérations de fabrication (y compris les éléments de raidissement), qui servent à relier les éléments entre eux. Les éléments ne doivent pas être confondus avec les opérations de fabrication, car leurs bords de coupe sont reliés au nœud d'assemblage par des liaisons rigides ; ils ne se déforment donc pas correctement s'ils sont utilisés à la place des opérations de fabrication (éléments de raidissement).
Le modèle EF analysé est généré automatiquement. Le concepteur ne crée pas le modèle EF, il crée l'assemblage à l'aide d'opérations de fabrication – voir la figure.
Opérations/éléments de fabrication pouvant être utilisés pour construire l'assemblage
Chaque opération de fabrication ajoute de nouveaux éléments à l'assemblage – coupes, plaques, boulons, soudures.
Éléments porteurs et appuis
Un élément de l'assemblage est toujours défini comme « porteur ». Tous les autres éléments sont « assemblés ». L'élément porteur peut être choisi par le concepteur. L'élément porteur peut être « continu » ou « interrompu » dans l'assemblage. Les éléments « interrompus » sont appuyés à une extrémité, et les éléments « continus » sont appuyés aux deux extrémités.
Les éléments assemblés peuvent être de plusieurs types, selon l'effort que l'élément peut reprendre :
- Type N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – l'élément est capable de transmettre les 6 composantes des efforts intérieurs
- Type N-Vy-Mz – l'élément ne peut transmettre que les charges dans le plan XY – efforts intérieurs N, Vy, Mz
- Type N-Vz-My – l'élément ne peut transmettre que les charges dans le plan XZ – efforts intérieurs N, Vz, My
- Type N-Vy-Vz – l'élément ne peut transmettre que l'effort normal N et les efforts tranchants Vy et Vz
L'assemblage plaque à plaque transmet toutes les composantes des efforts intérieurs
L'assemblage par platine d'âme ne peut transmettre que les charges dans le plan XZ – efforts intérieurs N, Vz, My
Assemblage par gousset – l'assemblage d'un élément de treillis ne peut transmettre que l'effort axial N et les efforts tranchants Vy et Vz
Chaque assemblage est en état d'équilibre lors de l'analyse de la structure. Si les efforts d'extrémité des éléments individuels sont appliqués au modèle CBFEM détaillé, l'état d'équilibre est également satisfait. Il ne serait donc pas nécessaire de définir des appuis dans le modèle d'analyse. Cependant, pour des raisons pratiques, un appui résistant à toutes les translations est défini à la première extrémité de l'élément porteur. Cela n'influence ni l'état de contrainte ni les efforts intérieurs dans l'assemblage, mais uniquement la présentation des déformations.
Des types d'appuis appropriés, respectant le type des éléments individuels, sont définis aux extrémités des éléments assemblés afin d'éviter l'apparition de mécanismes instables.
La longueur par défaut de chaque élément est égale à deux fois sa hauteur. La longueur d'un élément doit être au moins égale à 1× la hauteur de l'élément après la dernière opération de fabrication (soudure, ouverture, raidisseur, etc.), afin d'assurer des déformations correctes après les liaisons rigides reliant l'extrémité coupée d'un élément au nœud d'assemblage.