Разработанный компонентный метод конечных элементов предоставляет возможность быстрого расчёта узлов практически любой формы и конфигурации. Модель собирается из элементов, к которым прикладываются нагрузки, и монтажных операций (включая элементы усиления), которые служат для соединения элементов между собой. Не стоит путать «элементы» с «элементами усиления» (первое – Элемент, второе – Монтажная операция); при подрезке «элементы» крепятся к главной точке узла и могут деформироваться не так, как «элементы усиления». Возьмите за правило: всё
Расчётная модель узла строится автоматически. Пользователь не тратит время на создание КЭ-модели, он конструирует узел при помощи монтажных операций – см. рисунок ниже.
Монтажные операции/элементы, с помощью которых конструируется узел
Каждая монтажная операция создаёт в узле определённые элементы или производит некоторые действия – добавляет пластины, болты, сварные швы, вырезы, отверстия и т.д.
Несущий элемент и опоры
Независимо от конфигурации один элемент узла всегда назначается «несущим». Все остальные элементы считаются «присоединяемыми». Несущий элемент может быть назначен пользователем. Он может быть «Непрерывным» или «Конечным». Несущие элементы с типом «Конечный» всегда закрепляется с одного конца, а «Непрерывный» - с обоих концов.
Присоединяемые элементы могут быть различных типов, в зависимости от их характера работы и воспринимаемых усилий:
- Тип N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – элемент может передавать все 6 компонентов внутренних усилий (н-р, несущий элемент пространственного каркаса).
- Тип N-Vy-Mz – элемент может передавать только нагрузки в плоскости XY, а именно N, Vy и Mz (балочные элементы, элементы плоских расчётных схем).
- Тип N-Vz-My – элемент может передавать только нагрузки в плоскости XZ – а именно N, Vz, My (балочные элементы, элементы плоских расчётных схем).
- Тип N-Vy-Vz – элемент может передавать только поступательные нагрузки – всё, кроме моментов (связевые элементы каркасов, тонкие пластины)
Стык балок на торцевых пластинах. Передаются все компоненты усилий
Планка на болтах. Передаются нагрузки только в плоскости XZ – усилия N, Vz, My
Связевой элемент – крепление решётки к колонне. Элемент B передаёт только поступательные усилия N, Vy и Vz
При статическом расчёте стержневой конструкции каждый её узел (место сопряжения элементов) находится в состоянии равновесия. Это условие должно соблюдаться и в КМКЭ модели при задании нагрузок на концах отдельных элементов. Поэтому задавать какие-либо опоры не обязательно – условия равновесия и так выполняются. Однако, из некоторых практических соображений, несущий элемент всё равно закрепляется в начале от всех перемещений (полная заделка). Это никак не сказывается на напряжениях и внутренних усилиях в элементах, а влияет только на вид деформированной схемы.
На конце каждого элемента задаются закрепления, соответствующие его типу. Это позволяет избежать геометрической изменяемости и некорректных результатов.
Длина каждого элемента по умолчанию принимается равной двум высотам сечения. Свободная длина элемента должна составлять не менее одной высоты его сечения от местоположения последней монтажной операции (сварного шва, отверстия, ребра жёсткости и т.д.). Это обусловлено тем, что на конце каждого элемента в месте его подрезки создаются жёсткие вставки, и если длина участка элемента до этой вставки будет слишком маленькой, то он будет деформироваться некорректно.