Questo studio di verifica è stato eseguito per l'applicazione IDEA StatiCa Member. L'obiettivo era garantire che i risultati di LBA e GMNIA fossero corretti e che tutti gli elementi shell e gli elementi finiti dei componenti funzionassero correttamente. La geometria dei modelli era basata su esperimenti eseguiti presso il Centro AdMaS dell'Università Tecnica di Brno.
I modelli numerici sono stati creati in ANSYS, software commerciale multiuso per l'analisi agli elementi finiti. È stata utilizzata una trave IPE 180 con una lunghezza di 3,3 m in acciaio S235. Sono state analizzate due condizioni al contorno:
- Incastro – tutti i nodi a un'estremità sono incastrati (tutti i gradi di libertà sono vincolati), l'altra estremità è identica ad eccezione dello spostamento nella direzione longitudinale della trave che è consentito
- Cernierato – solo i nodi dell'anima della trave sono vincolati (la rotazione laterale è consentita; a un'estremità tutti gli spostamenti sono bloccati, e all'altra estremità lo spostamento nella direzione longitudinale della trave è consentito)
Gli irrigidimenti erano inclinati di 60 gradi rispetto all'asse verticale. I due irrigidimenti erano posizionati simmetricamente con distanza reciproca variabile. Non sono state modellate saldature; i nodi delle mesh adiacenti sono stati direttamente uniti.
In ANSYS sono state eseguite l'analisi statica lineare, l'analisi lineare di instabilità e l'analisi geometricamente e materialmente non lineare con imperfezioni. Le imperfezioni erano pari a L/300, dove L è la lunghezza dell'elemento (3,3 m).
La deformazione plastica è visibile nell'immagine seguente:
I modelli corrispondenti sono stati creati in IDEA StatiCa Member. La sezione trasversale degli elementi correlati è stata scelta molto grande e corta rispetto alla trave analizzata, in modo da non influenzare i risultati.
Il confronto dei risultati è riportato nella tabella seguente. FRd è la resistenza all'instabilità flesso-torsionale determinata tramite GMNIA, wy è la deflessione laterale a mezzeria della trave al carico massimo raggiunto, e Fcr è il carico critico di instabilità determinato tramite LBA. Le posizioni degli irrigidimenti indicano la posizione X dell'irrigidimento dal nodo sinistro in IDEA StatiCa Member.
| GMNIA | LBA | ||||||
| FRd [kN] | FRd [kN] | wy [mm] | wy [mm] | Fcr [kN] | Fcr [kN] | ||
| Condizioni al contorno | Posizioni degli irrigidimenti | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER | ANSYS | MEMBER |
| Incastro | 1550,2050 | 56.79 | 56.97 | 22.07 | 23.30 | 104.4 | |
| 1250,2350 | 61.56 | 63.27 | 21.36 | 21.40 | 121.5 | ||
| 550,3050 | 60.21 | 60.84 | 18.46 | 19.70 | 122.4 | ||
| Cernierato | 1550,2050 | 38.39 | 40.77 | 33.69 | 36.10 | 57.0 | 55.8 |
| 1250,2350 | 41.52 | 43.92 | 32.60 | 30.40 | 64.8 | 63.9 | |
| 550,3050 | 44.01 | 47.07 | 22.40 | 23.60 | 82.6 | 81 |
I risultati di entrambi i software corrispondono strettamente. IDEA Member fornisce un carico critico di instabilità leggermente inferiore e una resistenza all'instabilità flesso-torsionale leggermente superiore.
La differenza è causata principalmente dalla modellazione degli irrigidimenti. In Ansys, i nodi vengono uniti alle linee centrali delle piastre, mentre in Member l'irrigidimento è più corto. Termina alla superficie della piastra e il giunto è riempito da saldature. Il risultato è che la piastra più corta in IDEA Member è leggermente più rigida di quella più lunga in Ansys.