Bijgewerkte CBFEM-solver

De rekenkundige solver is het hart van CBFEM.

We zijn voortdurend bezig met het verbeteren en verfijnen van deze numerieke methode. In versie 21 hebben we een aantal jaren van ontwikkeling afgerond op het gebied van geometrische niet-lineariteit en grote vervormingen, inclusief initiële imperfecties (GMNIA). Hierdoor konden we de toepassing Member van bèta naar live brengen.

Overal waar de member beoordelingen in hun 3D FEA programma niet voldoende zijn voor onze gebruikers, is Member nu beschikbaar voor hen. De elementen worden nu volledig gemodelleerd, inclusief de eindverbindingen, wat voordelig is voor de ontwerper en hem bevrijdt van de noodzaak om de effecten van de eindverbindingen op de belastbaarheid en het stabiliteitsverlies in te schatten. Het lid kan omgaan met de invloed van dwars- en langsverstijvers, openingen, veranderingen in de doorsnedehoogte, maar ook met de invloed van verbonden secundaire leden. Het effect van torsie en kromtrekken is geen probleem voor deze methode.

Tegelijkertijd dient de GMNIA-methode aanzienlijk om de verbindingsmodellen in de Connection app te verfijnen. Ze wordt nu gebruikt voor alle verbindingen met holle doorsneden - ronde en rechthoekige buizen. Volgens de normen worden buisverbindingen beoordeeld volgens empirische formules, waarvan de geldigheid beperkt is tot bepaalde geometrische omstandigheden. De overeenstemming van deze formules met de werkelijkheid is nogal twijfelachtig, vooral aan de randen van de geldigheidsintervallen. De verbeterde GMNIA-methode komt zeer goed overeen met de standaardformules, vooral in het midden van de geldigheidsintervallen. In de randgebieden is de methode grondig gevalideerd ten opzichte van hogere wiskundige modellen (ABAQUS) en fysische experimenten.

Elke verandering in het numerieke model brengt noodzakelijkerwijs een verandering in de resultaten met zich mee. Dit wordt ook weerspiegeld in versie 21, en in de overgrote meerderheid van de gevallen verschilt het binnen procenten.

Bovendien uit de modelverbetering zich ook in een aanzienlijke versnelling van de berekening, tot wel 30%.

Uitgebracht in IDEA StatiCa versie 21.0.

GMNIA-solver

De solver die gebruikt wordt voor de holle doorsnede verbindingen in IDEA StatiCa Connection en ook voor GMNIA in IDEA StatiCa Member is verbeterd. Het bevat nu een niet-lineaire formulering van niet alleen shell-elementen (die al aanwezig was in eerdere versies), maar ook van links en constraints die worden gebruikt in componenten, zoals bouten of lassen.

Het model van de verbinding is sterk verbeterd door de toevoeging van een gecondenseerd superelement. Dit element wordt toegevoegd achter het uiteinde van het element en heeft dezelfde eigenschappen als het elastische schaalmodel van het element. Het is slechts één element, maar het laat elastische vervorming en spanning toe in de uiteinden van het element. Hierdoor kan het deel van het element dat uit schaalelementen bestaat korter zijn en zelfs het gedrag van het model verbeteren.

Een gecondenseerd superelement is toegevoegd aan de uiteinden van het element

Hierdoor kan het deel van het model waar schaalelementen worden gebruikt korter worden gemaakt, terwijl de nauwkeurigheid van het model toch toeneemt. Dit resulteert in minder elementen in het model, wat leidt tot een snellere rekentijd en visualisatie van de resultaten.

Doorsnedevervormingen aan het einde van het schaalmodel

Dit is de belangrijkste reden voor de wijziging. De doorsnede kan vervormen aan de uiteinden van een model dat bestaat uit schaalelementen. Voor verbindingen van holle doorsneden zijn relatief lange elementen nodig - tot 10 keer de diameter van de doorsnede. Door het gecondenseerde superelement te introduceren achter het deel van het model dat uit schaalelementen bestaat, is de berekening veel sneller met dezelfde precisie.

Uitgebracht in IDEA StatiCa versie 21.0.

Buigweerstand van de schaal verlaagd voor holle doorsneden (onvolkomenheden)

De belastingsweerstanden van holle-profielverbindingen in de codes worden bepaald door de Failure Mode Method, die gebruik maakt van curve-fitting modellen bepaald uit experimenten en geavanceerde numerieke modellen. De echte constructie bevat initiële onvolkomenheden en restspanningen, die niet worden weergegeven door schaalmodellen in IDEA StatiCa Connection. Om dichter bij de resultaten van codes te komen, is de invloed van restspanningen en initiële onvolkomenheden in IDEA StatiCa-modellen geïntroduceerd door de buigweerstand van schalen van holle profielen met een hoge D/(2t)-verhouding te verlagen.

Deze gecombineerde wijzigingen stelden ons in staat om nauw aan te sluiten bij de resultaten van de Failure Mode Method in ontwerpcodes.

Vrijgegeven in IDEA StatiCa versie 21.0.

Berekening in stappen voor GMNIA in Member

De parameter Aantal belastingsstappen voor GMNIA-analyse is toegevoegd aan Projectinstellingen in Member om de stabiliteit en veiligheid in niet-lineaire berekeningen aan staven te verbeteren. De totale belasting wordt verdeeld in oplopende stappen (standaard 10), wat het risico verkleint dat de solver convergeert naar een onbedoelde stabiele tak van de belasting-vervormingscurve. Deze stapsgewijze benadering zorgt voor een soepeler verloop van de belasting, nauwkeuriger volgen van het evenwicht en een veiligere voorspelling van de uiteindelijke weerstand in geometrisch en materieel niet-lineaire analyses.

Vrijgegeven in IDEA StatiCa versie 25.1.