Gecondenseerde superelementen - Onzichtbaar maar essentieel

SupportCenter.LocalizedArticle
Wat zorgde ervoor dat het meest realistische verbindingsmodel zich nog realistischer gedroeg?

Tot versie 21 werd uitgebracht, waren er niet veel manieren om de stalen staafverbindingen realistischer te modelleren dan met IDEA StatiCa. Maar toch waren er situaties waarin de randspanningswaarden onnauwkeurig waren en niet overeenkwamen met het echte gedrag van de stalen elementen. Het was niet eenvoudig om de juiste manier te vinden om gefocust te blijven op het verbindingsontwerp, alleen het gebied dicht bij het structurele knooppunt op te lossen en tegelijkertijd rekening te houden met het gedrag van de rest van de aangesloten staven.

Maar het ontwikkelingsteam heeft een andere weg ingeslagen. Ze hebben het model drastisch vergroot door staaf onderdelen toe te voegen die niet zichtbaar maar essentieel zijn voor het gehele model. Deze onderdelen worden gecondenseerde superelementen genoemd en ze doen al het werk voor de gedragsverbetering.

Deze wijziging zorgt ervoor dat de uiteindes van de staven die zichtbaar zijn in de hoofdscherm helemaal niet de uiteindes zijn. In eerdere versies werden de eindsecties in hun vlak gefixeerd en hierdoor konden hier vaak niet-realistische spanningspieken ontstaan. Nu kunnen ze niet alleen vervormen binnen het doorsnedevlak maar ook loodrecht op dit vlak.

CBFEM solver update voor IDEA Statica versie 21.

Vooral met de holle profielverbindingen laten de resultaten een betere overeenstemming zien met experimentele tests en ontwerpnorm-formuleringen.

Aan de andere kant betekent deze verandering ook dat de spanningspieken die eerst in de eindsecties optraden, dichter bij het verbindingsknooppunt kunnen en zullen komen. In sommige gevallen kunnen de verbindingselementen worden blootgesteld aan grotere krachten met 'gecondenseerde superelementen'.

Drie voordelen :

Deze verbetering brengt ook erg handige bijwerkingen met zich mee: de staafeindes die worden gesimuleerd door schaalelementen kunnen nu korter zijn. De belangrijkste voordelen van deze wijziging zijn:

  • Gemiddeld 30% snellere rekentijden 
  • Snellere visualisatie van resultaten 
  • Nauwkeurigere modellering van buisprofielverbindingen  

Andere nieuwe functies en verbeteringen die in versie 21 zijn geïntroduceerd, worden gespecificeerd in onze gedetailleerde Release notes.

Nieuwe lengtes van staven

Onze gebruikers zijn gewend aan de standaardlengtes van de staven in het verbindingsontwerpmodel. Ze waren afhankelijk van het type doorsnede (hol /gewalst).

Nu is de standaardlengte ingesteld op dezelfde waarde van 1,25 x doorsnedehoogte voor beide typen. De lengte van de gecondenseerde superelementen is 4 x doorsnedehoogte voor standaard spannings-rek berekening. Omdat we de vormen van de knikmodus binnen de platen van de verbinding wilden behouden en niet in de staven, is de lengte van de superelementen voor lineaire knik- en stijfheidsanalyse ingesteld op 0,5 x doorsnedehoogte.

Hoewel deze wijzigingen oorspronkelijk werden aangebracht ter verbetering van buisprofielverbindingen, hielpen ze ook andere soorten verbindingen dichter bij het echte gedrag te komen.

U vraagt zich misschien af, wat zijn de belangrijkste gevolgen? Er zullen ongetwijfeld enige resultaatveranderingen tussen versies optreden. Bij het overgrote deel van de aansluitingen zijn de verschillen in resultaten minder dan 1%. 

Gevallen met grotere verschillen brengen verwijzen naar het onderwerp waar praktijk botst met theorie. Dit onderwerp heeft betrekking op torsie-effecten op profielen met gewalste doorsnede. Om verschillende redenen worden deze effecten genegeerd door constructeurs en zijn ze ook niet ingebed in de algemene FEM-analysetoepassingen.

Torsie-effecten

Afhankelijk van het type open doorsnede, de randvoorwaarden van de staaf en het type belasting, kunnen er twee soorten torsiegedrag optreden, rekening houdend met de hypothese van Vlasov:

  • Pure (St. Venant) torsion 
  • Mixed torsion combined of pure torsion and warping torsion
          • pure torsion is characterized by internal force Tt (pure torsion moment) with resulting pure shear stress τt 
          • warping torsion is characterized by internal forces B (bimoment) and Tw (warping torsion moment) with resulting warping normal (longitudinal) stress σw and warping torsion shear stress τw
Warping torsion effecten  gemixte en pure torsie in IDEA CONNECTION

In IDEA StatiCa Connection versie 21.0 werd de welvingstorsie beperkt door de multipoint-contraints die het knooppunt met het staafuiteinde verbinden. Deze multipoin worden gebruikt om belastingen in het model op te leggen. Het nieuwe gecondenseerde superelement gebruikt de oplegging verder en de staaf kan vervormen. Dit resulteert in een grotere bimoment in de verbinding.

Hier ziet u enkele verbindingsvoorbeelden, waarbij deze wijzigingen leidden tot een significant ander resultaat:

Rek door torsiemoment in staalverbinding in IDEA StatiCa CONNECTION

Een staafeinde onder torsie


Verschil in rek in staalverbinding balkrooster verschoven kopplaat IDEA StatiCa versie 21 en versie 20.1

Eenzijdige verschoven kopplaat ligger-ligger verbinding


Verschil spanningen in kolom ligger verbinding in staal IDEA CONNECTION versie 21 en versie 20.1

Ligger-kolom verbinding

Maar je hebt altijd een aantal opties om te controleren om onjuiste uitvoer te voorkomen. Vanaf versie 21 is het belangrijker dan ooit om een 'Loads in equilibrium'-functie te gebruiken.

Wellicht wilt u het verbindingsmodel controleren dat in een oudere versie is gemaakt , in de meest recente versie controleren. Vergeet dan niet om de parameters in de Code-instellingen in te stellen op de nieuwe standaardwaarden, alleen om geen appels met peren te vergelijken.

Standaard rekenwaardes instellen in IDEA StatiCa CONNECTION

Wilt u er echter 100% zeker van zijn dat jouw IDEA StatiCa applicatie versie 21.0 werkt met de best mogelijke data, modelleer dan het hele rekenmodel in versie 21 vanaf nul.

Als u geïnteresseerd bent in de theoretische achtergrond achter de verbeteringen die in versie 21 zijn geïntroduceerd, kunt u in knowledge base artikel zeer nuttige en grondig voorbereide informatie van onze specialisten vinden.

Geef ons feedback. Was dit artikel nuttig?