Plaka modeli ve ağ yakınsaması

Eleman sayısının artırılması daha hassas sonuçlar sağlar, ancak bunun bedeli daha yüksek hesaplama talebidir.

Plaka modeli

Yapısal bağlantının sonlu elemanlar analizinde plakaların modellenmesi için kabuk elemanlar önerilmektedir. Köşelerinde düğüm noktaları bulunan 4 düğümlü dörtgen kabuk elemanlar kullanılmaktadır. Her düğümde altı serbestlik derecesi göz önünde bulundurulur: 3 öteleme (u_x, u_y, u_z) ve 3 dönme (φ_x, φ_y, φ_z). Elemanın deformasyonları membran ve eğilme bileşenlerine ayrılmaktadır.

Membran davranışının formülasyonu Ibrahimbegovic (1990) çalışmasına dayanmaktadır. Eleman düzlemine dik dönmeler dikkate alınmaktadır. Elemanın tam 3B formülasyonu sağlanmaktadır. Düzlem dışı kayma deformasyonları, Mindlin hipotezine dayalı bir elemanın eğilme davranışının formülasyonunda göz önünde bulundurulmaktadır. Kenar boyunca sabit kayma deformasyonuna sahip, kurum içi geliştirilmiş stabilize Mindlin dörtgen plaka elemanı uygulanmaktadır. Elemanlar MITC4 elemanlarından ilham almıştır; bkz. Dvorkin (1984). Kabuk, her entegrasyon noktasında plaka kalınlığı boyunca beş entegrasyon katmanına bölünmüştür ve plastik davranış her noktada analiz edilmektedir. Buna Gauss–Lobatto entegrasyonu denir. Malzemenin doğrusal olmayan elastik-plastik aşaması, bilinen gerinim değerlerine dayanılarak her katmanda analiz edilmektedir. Yalnızca tüm katmanların maksimum gerilme ve gerinim değerleri gösterilmektedir.

Ağ yakınsaması

Bağlantı modelinde ağ oluşturma için bazı kriterler mevcuttur. Bağlantı kontrolü eleman boyutundan bağımsız olmalıdır. Ayrı bir plaka üzerinde ağ oluşturma sorunsuz gerçekleştirilir. Takviyeli paneller, T-parçaları ve kolon diplik plakaları gibi karmaşık geometrilere dikkat edilmelidir. Karmaşık geometriler için ağ ayrıklaştırmasını dikkate alan duyarlılık analizi yapılmalıdır.

Bir kiriş kesitinin tüm plakaları, elemanlara ortak bir bölünmeye sahiptir. Oluşturulan sonlu elemanların boyutu sınırlıdır. Minimum eleman boyutu 10 mm, maksimum eleman boyutu ise 50 mm olarak ayarlanmıştır (Kod kurulumunda ayarlanabilir). Başlık ve gövde üzerindeki ağlar birbirinden bağımsızdır. Varsayılan sonlu eleman sayısı, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi kesit yüksekliği başına 8 eleman olarak ayarlanmıştır. Kullanıcı, varsayılan değerleri Kod kurulumunda değiştirebilir.

Gövde ile başlık plakası arasındaki kısıtlamalarla birlikte bir kiriş üzerindeki ağ

Alın plakalarının ağı ayrı olup diğer bağlantı parçalarından bağımsızdır. Varsayılan sonlu eleman boyutu, şekilde gösterildiği gibi kesit yüksekliği başına 16 eleman olarak ayarlanmıştır.

Genişliği boyunca 7 elemanlı bir alın plakası üzerindeki ağ

Aşağıdaki kiriş-kolon birleşimi örneği, ağ boyutunun moment kapasitesi üzerindeki etkisini göstermektedir. Açık kesitli bir IPE 220 kiriş, açık kesitli bir HEA 200 kolona bağlanmış ve aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi eğilme momenti ile yüklenmiştir. Kritik bileşen, kayma altındaki kolon gövde paneldir. Kesit yüksekliği boyunca sonlu eleman sayısı 4'ten 40'a kadar değişmekte ve sonuçlar karşılaştırılmaktadır. Kesik çizgiler %5, %10 ve %15 farkı temsil etmektedir. Kesit yüksekliğinin 8 elemana bölünmesi önerilmektedir.

Bir kiriş-kolon birleşimi modeli ve nihai limit durumda plastik gerinim değerleri

Eleman sayısının moment kapasitesi üzerindeki etkisi

Kolon gövde panelinin ince basınçlı takviye elemanına ait ağ duyarlılık çalışması sunulmaktadır. Takviye elemanının genişliği boyunca eleman sayısı 4'ten 20'ye kadar değişmektedir. Birinci burkulma modu ile eleman sayısının burkulma kapasitesi ve kritik yük üzerindeki etkisi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. %5 ve %10 fark görüntülenmektedir. Takviye elemanı genişliği boyunca 8 eleman kullanılması önerilmektedir.

Birinci burkulma modu ve takviye elemanı boyunca eleman sayısının moment kapasitesi üzerindeki etkisi

Çekme altındaki bir T-parçasına ait ağ duyarlılık çalışması sunulmaktadır. Başlık genişliğinin yarısı 8 ila 40 elemana bölünmüş ve minimum eleman boyutu 1 mm olarak ayarlanmıştır. Eleman sayısının T-parçası kapasitesi üzerindeki etkisi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir. Kesik çizgiler %5, %10 ve %15 farkı temsil etmektedir. Başlık genişliğinin yarısında 16 eleman kullanılması önerilmektedir.

Eleman sayısının T-parçası kapasitesi üzerindeki etkisi