ชิ้นส่วนซุปเปอร์เอลิเมนต์แบบย่อ - มองไม่เห็นแต่จำเป็น

จนกระทั่งเวอร์ชัน 21 ได้รับการเผยแพร่ ยังไม่มีวิธีการมากนักในการสร้างแบบจำลองการเชื่อมต่อโครงสร้างเหล็กให้สมจริงยิ่งกว่าการใช้แอปพลิเคชัน IDEA StatiCa แต่ยังคงมีสถานการณ์ที่ค่าความเค้นที่ขอบไม่ถูกต้องและไม่สอดคล้องกับพฤติกรรมจริงของชิ้นส่วนเหล็ก การหาวิธีที่ถูกต้องเพื่อมุ่งเน้นไปที่การออกแบบการเชื่อมต่อ แก้ปัญหาเฉพาะบริเวณใกล้กับ node โครงสร้าง และในขณะเดียวกันคำนึงถึงพฤติกรรมของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อส่วนที่เหลือนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย 

แต่ทีมพัฒนาสามารถหาวิธีได้ พวกเขาได้ ขยายแบบจำลองอย่างมาก โดยการเพิ่มส่วนของชิ้นส่วนที่มองไม่เห็นแต่จำเป็นสำหรับแบบจำลองทั้งหมด ส่วนเหล่านี้เรียกว่า condensed superelements และทำหน้าที่หนักทั้งหมดในการปรับปรุงพฤติกรรม 

การเปลี่ยนแปลงนี้รับประกันว่าปลายของชิ้นส่วนที่มองเห็นได้ในฉากแบบจำลองไม่ใช่ปลายที่แท้จริง ในเวอร์ชันก่อนหน้า หน้าตัดปลายถูกยึดในระนาบของมันและมักเกิดจุดสูงสุดของความเค้นที่ไม่สมจริงขึ้นที่นี่ ขณะนี้ หน้าตัดสามารถเบี่ยงออกจากระนาบได้ – สามารถเสียรูปได้ไม่เพียงแต่ภายในระนาบหน้าตัดเท่านั้น แต่ยังตั้งฉากกับระนาบนี้ด้วย

โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการเชื่อมต่อหน้าตัดกลวง ผลลัพธ์แสดงให้เห็นความสอดคล้องที่ดีขึ้นกับการทดสอบเชิงทดลองและสูตรในมาตรฐานการออกแบบ

ในทางกลับกัน การเปลี่ยนแปลงนี้ยังหมายความว่าจุดสูงสุดของความเค้นที่เดิมอยู่ในหน้าตัดปลายสามารถและจะเคลื่อนเข้าใกล้ node การเชื่อมต่อมากขึ้น ในบางกรณี องค์ประกอบการเชื่อมต่ออาจถูกกระทำด้วยแรงที่มากขึ้นในยุค 'condensed superelements' 

ประโยชน์สามประการสำหรับคุณ

การปรับปรุงนี้ยังนำมาซึ่งผลข้างเคียงที่สะดวกมาก – ชิ้นส่วนสั้นของชิ้นส่วนที่จำลองด้วย shell elements อาจสั้นลงได้ ประโยชน์หลักของการเปลี่ยนแปลงนี้คือ:  

• เวลาคำนวณเร็วขึ้น 30% โดยเฉลี่ย  
• การแสดงผลลัพธ์ที่เร็วขึ้น 
• การสร้างแบบจำลองการเชื่อมต่อหน้าตัดกลวงที่แม่นยำยิ่งขึ้น  

คุณสมบัติใหม่และการปรับปรุงที่ยอดเยี่ยมอื่นๆ ที่นำเสนอในเวอร์ชัน 21 ระบุไว้ใน Release notes โดยละเอียดของเรา

ความยาวใหม่ของชิ้นส่วน

ผู้ใช้ของเราคุ้นเคยกับความยาวเริ่มต้นของชิ้นส่วนในแบบจำลองการออกแบบการเชื่อมต่อ ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของหน้าตัด (กลวง / เปิด)

ขณะนี้ความยาวเริ่มต้นถูกกำหนดเป็นค่าเดียวกันที่ 1.25 x มิติภายนอกที่ใหญ่กว่าของหน้าตัดสำหรับทั้งสองประเภท ความยาวของ condensed superelements คือ 4 x มิติภายนอกที่ใหญ่กว่าของหน้าตัดสำหรับการวิเคราะห์ความเค้น-ความเครียดมาตรฐาน เนื่องจากเราต้องการให้รูปแบบการโก่งเดาะอยู่ภายในแผ่นภายในของการเชื่อมต่อและไม่อยู่ในชิ้นส่วน ความยาวของ superelements สำหรับการวิเคราะห์การโก่งเดาะเชิงเส้นและการวิเคราะห์ความแข็งจึงถูกกำหนดเป็น 0.5 x มิติภายนอกที่ใหญ่กว่าของหน้าตัด

แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้เดิมทำขึ้นเพื่อปรับปรุงการเชื่อมต่อหน้าตัดกลวง แต่ก็ช่วยให้การเชื่อมต่อประเภทอื่นๆ เข้าใกล้พฤติกรรมจริงมากขึ้นด้วย

คุณอาจถามว่า ผลกระทบหลักคืออะไร? ไม่ต้องสงสัยเลย จะมีการเปลี่ยนแปลงผลลัพธ์บางอย่างระหว่างเวอร์ชัน ในการเชื่อมต่อส่วนใหญ่ ความแตกต่างในผลลัพธ์อยู่ต่ำกว่า 1% 

กรณีที่มีความแตกต่างมากขึ้นเน้นให้เห็นหัวข้อที่การปฏิบัติชนกับทฤษฎี หัวข้อนี้เกี่ยวข้องกับผลของการบิดบนหน้าตัดเปิด ด้วยเหตุผลหลายประการ ผลเหล่านี้ถูกละเลยโดยวิศวกรโครงสร้างและไม่ได้ฝังอยู่ในแอปพลิเคชันการวิเคราะห์ FEM ระดับโลกด้วย 

ผลของการบิด

ไม่ใช่เรื่องยากเกินไป แต่ก็ไม่จำเป็นต้องชัดเจนเสมอไป ดังนั้น มาดูทฤษฎีกัน:

ขึ้นอยู่กับประเภทของหน้าตัดเปิด เงื่อนไขขอบเขตของชิ้นส่วน และประเภทของการรับแรง พฤติกรรมการบิดสองประเภทอาจเกิดขึ้น โดยพิจารณาจากสมมติฐานของ Vlasov: 

• การบิดแบบบริสุทธิ์ (St. Venant) 
• การบิดแบบผสม ที่รวมกันของการบิดแบบบริสุทธิ์และการบิดแบบ warping
  • การบิดแบบบริสุทธิ์ มีลักษณะเฉพาะด้วยแรงภายใน T_t (โมเมนต์บิดแบบบริสุทธิ์) ที่มีผลเป็นความเค้นเฉือนแบบบริสุทธิ์ τ_t 
  • การบิดแบบ warping มีลักษณะเฉพาะด้วยแรงภายใน B (bimoment) และ T_w (โมเมนต์บิดแบบ warping) ที่มีผลเป็นความเค้นปกติ (ตามแนวยาว) แบบ warping σ_w และความเค้นเฉือนการบิดแบบ warping τ_w

ใน IDEA StatiCa Connection เวอร์ชัน 21.0 การ warping ถูกจำกัดโดย multipoint constraints ที่เชื่อมต่อ node กับปลายคาน ข้อจำกัดเหล่านี้ใช้เพื่อกำหนดแรงกระทำเข้าสู่แบบจำลอง condensed superelement ใหม่ผลักข้อจำกัดออกไปไกลขึ้นและชิ้นส่วนสามารถเสียรูปได้ ส่งผลให้เกิด bimoment ที่ใหญ่ขึ้นในการเชื่อมต่อ 

ที่นี่คุณสามารถดูตัวอย่างการเชื่อมต่อบางส่วน ที่การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลให้ผลลัพธ์แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ: 

ชิ้นส่วนสั้นของคานภายใต้การบิด

การเชื่อมต่อคานต่อคานแบบแผ่นปลายด้านเดียว

การเชื่อมต่อคานต่อเสา

เมื่อคุณจัดการกับกรณีดังกล่าว โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากคุณเปรียบเทียบผลลัพธ์ระหว่างเวอร์ชัน คุณควรคำนึงไว้ว่าแบบจำลองการคำนวณไม่เหมือนกัน ชิ้นส่วนยาวขึ้นและความแข็งของการเชื่อมต่อน้อยลง ดังนั้นความแตกต่างในผลลัพธ์อาจเป็นสิ่งที่คาดได้ในองค์ประกอบการเชื่อมต่อบางส่วน

แต่คุณมีตัวเลือกบางอย่างเสมอในการตรวจสอบเพื่อหลีกเลี่ยงผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง ตั้งแต่เวอร์ชัน 21 เป็นต้นไป การใช้คุณสมบัติ 'Loads in equilibrium' มีความสำคัญมากกว่าที่เคย 

คุณอาจต้องการ ตรวจสอบแบบจำลองการเชื่อมต่อที่สร้างในเวอร์ชันเก่าในเวอร์ชันล่าสุด บ่อยครั้ง จากนั้นคุณไม่ควรลืมตั้งค่าพารามิเตอร์ใน Code setup เป็นค่าเริ่มต้นใหม่ เพื่อไม่ให้ปะปนกัน

อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการมั่นใจ 100% ว่าแอปพลิเคชัน IDEA StatiCa เวอร์ชัน 21.0 ของคุณทำงานด้วยข้อมูลที่ดีที่สุดเท่าที่เป็นไปได้ ให้สร้างแบบจำลองการคำนวณทั้งหมดในเวอร์ชัน 21 ตั้งแต่ต้น

หากคุณสนใจพื้นฐานทางทฤษฎีเบื้องหลังการปรับปรุงที่นำเสนอในเวอร์ชัน 21 คุณสามารถค้นหาข้อมูลที่มีประโยชน์และเตรียมไว้อย่างละเอียดจากผู้เชี่ยวชาญของเราในบทความฐานความรู้นี้