Lemezmodell és hálókonvergencia

Az elemek számának növelése pontosabb eredményeket ad, de nagyobb számítási igény árán.

Lemezmodell

A szerkezeti kapcsolat végeselem-módszer szerinti elemzésében a lemezek modellezéséhez héjelemek ajánlottak. 4 csomópontú, sarkain csomópontokkal rendelkező négyszögletes héjelemeket alkalmaznak. Minden csomópontban hat szabadsági fokot vesznek figyelembe: 3 elmozdulást (u_x, u_y, u_z) és 3 elfordulást (φ_x, φ_y, φ_z). Az elem alakváltozásai membrán- és hajlítási összetevőkre vannak felosztva.

A membrán viselkedés megfogalmazása Ibrahimbegovic (1990) munkáján alapul. Az elem síkjára merőleges elfordulásokat figyelembe veszik. Az elem teljes 3D-s megfogalmazása biztosított. A síkon kívüli nyírási alakváltozásokat a Mindlin-hipotézisen alapuló hajlítási viselkedés megfogalmazásában veszik figyelembe. A saját fejlesztésű, stabilizált Mindlin négyszögletes lemezelemünket alkalmazzák, amely az élek mentén állandó nyírási alakváltozással rendelkezik. Az elemek a MITC4 elemek által inspiráltak; lásd Dvorkin (1984). A héj minden integrációs pontban öt integrációs rétegre van felosztva a lemez vastagságán keresztül, és a képlékeny viselkedést minden pontban elemzik. Ezt Gauss–Lobatto integrációnak nevezik. Az anyag nemlineáris rugalmas-képlékeny állapotát minden rétegben az ismert alakváltozások alapján elemzik. Csak az összes réteg maximális feszültségei és alakváltozásai jelennek meg.

Hálókonvergencia

A kapcsolatmodell hálógenerálásához bizonyos kritériumok léteznek. A kapcsolat ellenőrzésének függetlennek kell lennie az elemmérettől. A hálógenerálás egy különálló lemezen problémamentes. Figyelmet kell fordítani az összetett geometriákra, mint például a merevített panelek, T-csonkok és talplemezek. A bonyolult geometriák esetén el kell végezni a hálódiszkretizációt figyelembe vevő érzékenységvizsgálatot.

A gerendakeresztmetszet összes lemeze közös elemfelosztással rendelkezik. A generált végeselemek mérete korlátozott. A minimális elemméret 10 mm-re, a maximális elemméret 50 mm-re van beállítva (a Kódbeállításokban módosítható). A övlemezek és gerinclemezek hálói egymástól függetlenek. A végeselemek alapértelmezett száma a következő ábrán látható módon 8 elem a keresztmetszet magasságára vetítve. A felhasználó módosíthatja az alapértelmezett értékeket a Kódbeállításokban.

A háló egy gerendán, a gerinclemez és az övlemez közötti kényszerfeltételekkel

A homloklemezek hálója különálló és független a kapcsolat többi részétől. Az alapértelmezett végeselem-méret 16 elem a keresztmetszet magasságára vetítve, ahogy az az ábrán látható.

A háló egy homloklemezen, 7 elemmel a szélesség mentén

A következő gerenda-oszlop csukló példa a hálóméret hajlítási teherbírásra gyakorolt hatását mutatja be. Egy nyitott szelvényű IPE 220 gerenda egy nyitott szelvényű HEA 200 oszlophoz csatlakozik, és hajlítónyomatékkal van terhelve, ahogy az a következő ábrán látható. A kritikus komponens az oszlop nyírásban igénybevett panele. A végeselemek száma a keresztmetszet magassága mentén 4-től 40-ig változik, és az eredményeket összehasonlítják. A szaggatott vonalak az 5%, 10% és 15%-os eltérést jelölik. Ajánlott a keresztmetszet magasságát 8 elemre felosztani.

Egy gerenda-oszlop csukló modell és képlékeny alakváltozások a teherbírási határállapotnál

Az elemek számának hatása a hajlítási teherbírásra

Bemutatásra kerül az oszlopgerincpanel karcsú nyomott merevítőjének hálóérzékenységi vizsgálata. A merevítő szélessége mentén lévő elemek száma 4-től 20-ig változik. Az első kihajlási alak és az elemek számának a kihajlási teherbírásra és a kritikus terhelésre gyakorolt hatása a következő ábrán látható. Az 5% és 10%-os eltérés feltüntetésre kerül. Ajánlott 8 elemet alkalmazni a merevítő szélessége mentén.

Az első kihajlási alak és a merevítő mentén lévő elemek számának hatása a hajlítási teherbírásra

Bemutatásra kerül a húzott T-csonk hálóérzékenységi vizsgálata. Az övlemez szélességének fele 8-tól 40 elemre van felosztva, és a minimális elemméret 1 mm-re van beállítva. Az elemek számának a T-csonk teherbírására gyakorolt hatása a következő ábrán látható. A szaggatott vonalak az 5%, 10% és 15%-os eltérést jelölik. Ajánlott 16 elemet alkalmazni az övlemez szélességének felén.

Az elemek számának hatása a T-csonk teherbírására