Çelik birleşim analiz modeli

CBFEM yöntemi (Bileşen Tabanlı Sonlu Elemanlar Modeli), çeşitli şekil ve konfigürasyonlardaki birleşimlerin hızlı analizini mümkün kılar. Model, yükün uygulandığı elemanlardan ve elemanları birbirine bağlamaya yarayan imalat operasyonlarından (takviye elemanları dahil) oluşur. Elemanlar, imalat operasyonlarıyla karıştırılmamalıdır; zira elemanların kesik uçları, birleşim düğümüne rijit bağlantılar aracılığıyla bağlanır; bu nedenle imalat operasyonları (takviye elemanları) yerine kullanıldıklarında düzgün biçimde deform olmazlar.

Analiz edilen SEY modeli otomatik olarak oluşturulur. Tasarımcı SEY modelini oluşturmaz; birleşimi imalat operasyonlarını kullanarak oluşturur – bkz. şekil.

Birleşimi oluşturmak için kullanılabilecek imalat operasyonları/öğeleri

Her imalat operasyonu, birleşime yeni öğeler ekler – kesikler, levhalar, cıvatalar, kaynaklar.

Taşıyıcı elemanlar ve mesnetler

Birleşimdeki elemanlardan biri her zaman "taşıyıcı" olarak belirlenir. Diğer tüm elemanlar "bağlı" elemandır. Taşıyıcı eleman tasarımcı tarafından seçilebilir. Taşıyıcı eleman birleşimde "sürekli" veya "sonlu" olabilir. "Sonlu" elemanlar bir uçtan mesnetlenirken, "sürekli" elemanlar her iki uçtan mesnetlenir.

Bağlı elemanlar, elemanın taşıyabileceği yüke göre çeşitli tiplerde olabilir:

• Tip N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – eleman, iç kuvvetlerin 6 bileşenini de aktarabilir
• Tip N-Vy-Mz – eleman yalnızca XY düzlemindeki yükleri aktarabilir – iç kuvvetler N, V_y, M_z
• Tip N-Vz-My – eleman yalnızca XZ düzlemindeki yükleri aktarabilir – iç kuvvetler N, V_z, M_y
• Tip N-Vy-Vz – eleman yalnızca normal kuvvet N ile kesme kuvvetleri V_y ve V_z'yi aktarabilir

Levhadan levhaya birleşim, iç kuvvetlerin tüm bileşenlerini aktarır

Alın levhası birleşimi yalnızca XZ düzlemindeki yükleri aktarabilir – iç kuvvetler N, V_z, M_y

Gusset levhası birleşimi – kafes eleman birleşimi yalnızca eksenel kuvvet N ile kesme kuvvetleri Vy ve Vz'yi aktarabilir

Her birleşim, çerçeve yapının analizi sırasında denge durumundadır. Bireysel elemanların uç kuvvetleri ayrıntılı CBFEM modeline uygulandığında denge durumu da sağlanır. Bu nedenle analiz modelinde mesnet tanımlamak zorunlu değildir. Ancak pratik nedenlerle, taşıyıcı elemanın ilk ucunda tüm ötelenmelere karşı koyan bir mesnet tanımlanır. Bu durum, birleşimdeki gerilme durumunu veya iç kuvvetleri etkilemez; yalnızca deformasyonların sunumunu etkiler.

Kararsız mekanizmaların oluşmasını önlemek amacıyla, bağlı elemanların uçlarında bireysel elemanların tipine uygun mesnet tipleri tanımlanır.

Her elemanın varsayılan uzunluğu, yüksekliğinin iki katıdır. Bir elemanın uzunluğu, son imalat operasyonundan (kaynak, açıklık, takviye levhası vb.) sonra elemanın yüksekliğinin en az 1 katı olmalıdır; bu, elemanın kesik ucunu birleşim düğümüne bağlayan rijit bağlantıların ardından doğru deformasyonların elde edilmesi için gereklidir.