การวิเคราะห์แบบจำลองจุดต่อโครงสร้างเหล็ก

วิธี CBFEM (Component Based Finite Element Model) ช่วยให้สามารถวิเคราะห์จุดต่อที่มีรูปทรงและการกำหนดค่าต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว แบบจำลองประกอบด้วยชิ้นส่วนที่รับแรงกระทำและการดำเนินการผลิต (รวมถึงชิ้นส่วนเสริมความแข็ง) ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อชิ้นส่วนเข้าด้วยกัน ไม่ควรสับสนระหว่างชิ้นส่วนกับการดำเนินการผลิต เนื่องจากขอบตัดของชิ้นส่วนเชื่อมต่อกับ node การเชื่อมต่อผ่าน rigid links ดังนั้นหากใช้แทนการดำเนินการผลิต (ชิ้นส่วนเสริมความแข็ง) จะไม่เกิดการเสียรูปที่ถูกต้อง

แบบจำลอง FEM ที่วิเคราะห์จะถูกสร้างขึ้นโดยอัตโนมัติ ผู้ออกแบบไม่ได้สร้างแบบจำลอง FEM โดยตรง แต่สร้างจุดต่อโดยใช้การดำเนินการผลิต – ดูรูปประกอบ

การดำเนินการผลิต/รายการที่สามารถใช้สร้างจุดต่อ

การดำเนินการผลิตแต่ละรายการจะเพิ่มรายการใหม่ให้กับการเชื่อมต่อ ได้แก่ การตัด แผ่นเหล็ก สลักเกลียว และรอยเชื่อม

ชิ้นส่วนรับแรงและจุดรองรับ

ชิ้นส่วนหนึ่งในจุดต่อจะถูกกำหนดให้เป็น "ชิ้นส่วนรับแรง" เสมอ ชิ้นส่วนอื่นๆ ทั้งหมดเป็น "ชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ" ผู้ออกแบบสามารถเลือกชิ้นส่วนรับแรงได้ ชิ้นส่วนรับแรงอาจเป็นแบบ "ต่อเนื่อง" หรือ "สิ้นสุด" ที่จุดต่อ ชิ้นส่วนแบบ "สิ้นสุด" จะมีจุดรองรับที่ปลายด้านหนึ่ง และชิ้นส่วนแบบ "ต่อเนื่อง" จะมีจุดรองรับที่ปลายทั้งสองด้าน

ชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อสามารถมีได้หลายประเภท ขึ้นอยู่กับแรงที่ชิ้นส่วนสามารถรับได้:

• ประเภท N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – ชิ้นส่วนสามารถถ่ายแรงภายในได้ครบทั้ง 6 องค์ประกอบ
• ประเภท N-Vy-Mz – ชิ้นส่วนสามารถถ่ายแรงในระนาบ XY เท่านั้น – แรงภายใน N, V_y, M_z
• ประเภท N-Vz-My – ชิ้นส่วนสามารถถ่ายแรงในระนาบ XZ เท่านั้น – แรงภายใน N, V_z, M_y
• ประเภท N-Vy-Vz – ชิ้นส่วนสามารถถ่ายเฉพาะแรงตามแนวแกน N และแรงเฉือน V_y และ V_z

การเชื่อมต่อแผ่นเหล็กกับแผ่นเหล็กถ่ายแรงภายในได้ครบทุกองค์ประกอบ

การเชื่อมต่อด้วยแผ่น Fin สามารถถ่ายแรงในระนาบ XZ เท่านั้น – แรงภายใน N, V_z, M_y

การเชื่อมต่อด้วยแผ่น Gusset – การเชื่อมต่อชิ้นส่วนโครงถักสามารถถ่ายเฉพาะแรงตามแนวแกน N และแรงเฉือน Vy และ Vz

จุดต่อแต่ละจุดอยู่ในสภาวะสมดุลระหว่างการวิเคราะห์โครงสร้างเฟรม หากนำแรงที่ปลายชิ้นส่วนแต่ละชิ้นมาใช้กับแบบจำลอง CBFEM โดยละเอียด สภาวะสมดุลก็จะเป็นไปตามนั้นเช่นกัน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องกำหนดจุดรองรับในแบบจำลองการวิเคราะห์ อย่างไรก็ตาม เพื่อความสะดวกในทางปฏิบัติ จุดรองรับที่ต้านทานการเคลื่อนที่ทุกทิศทางจะถูกกำหนดที่ปลายด้านแรกของชิ้นส่วนรับแรง ซึ่งไม่มีผลต่อสภาวะความเค้นหรือแรงภายในในจุดต่อ มีผลเพียงต่อการแสดงผลการเสียรูปเท่านั้น

ประเภทจุดรองรับที่เหมาะสมซึ่งสอดคล้องกับประเภทของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นจะถูกกำหนดที่ปลายของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ เพื่อป้องกันการเกิดกลไกที่ไม่เสถียร

ความยาวเริ่มต้นของชิ้นส่วนแต่ละชิ้นเท่ากับสองเท่าของความสูง ความยาวของชิ้นส่วนควรมีอย่างน้อย 1 เท่าของความสูงชิ้นส่วนหลังจากการดำเนินการผลิตครั้งสุดท้าย (รอยเชื่อม ช่องเปิด แผ่นเสริมความแข็ง เป็นต้น) เพื่อให้การเสียรูปถูกต้องหลังจาก rigid links ที่เชื่อมปลายตัดของชิ้นส่วนกับ node การเชื่อมต่อ