Mô hình mối hàn theo CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện)
IDEA StatiCa có một phương pháp độc đáo trong bộ giải của mình, đó là CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện). Mô hình mối hàn được sử dụng trong CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) được mô tả và kiểm chứng theo nhiều tiêu chuẩn thiết kế thép. Khả năng chịu tải và khả năng biến dạng cũng được so sánh với các chương trình nghiên cứu thực nghiệm chính.
Có một số phương án để xử lý mối hàn trong các mô hình số. Biến dạng lớn làm cho phân tích cơ học trở nên phức tạp hơn và có thể sử dụng các mô tả lưới khác nhau, các biến động học và vận động học khác nhau, cũng như các mô hình cấu thành. Nhìn chung, các loại mô hình hình học 2D và 3D khác nhau và do đó các phần tử hữu hạn với khả năng áp dụng cho các mức độ chính xác khác nhau được sử dụng. Mô hình vật liệu được áp dụng phổ biến nhất là mô hình dẻo độc lập với tốc độ thông thường dựa trên tiêu chí chảy dẻo von Mises. Ứng suất dư và biến dạng do hàn không được xét đến trong mô hình thiết kế.
Tải trọng được truyền qua các ràng buộc lực - biến dạng dựa trên công thức Lagrange sang bản đối diện. Liên kết này được gọi là ràng buộc đa điểm (MPC) và liên hệ các nút phần tử hữu hạn của một cạnh bản với cạnh hoặc bề mặt khác. Các nút phần tử hữu hạn không được kết nối trực tiếp. Ưu điểm của phương pháp này là khả năng kết nối các lưới với mật độ khác nhau. Ràng buộc cho phép mô hình hóa bề mặt đường trung tâm của các bản được kết nối với độ lệch, phản ánh đúng cấu hình mối hàn thực tế và chiều dày họng hàn. Phân bố tải trọng trong mối hàn được suy ra từ MPC, do đó ứng suất được tính toán tại tiết diện họng hàn. Điều này quan trọng đối với phân bố ứng suất trong bản bên dưới mối hàn và để mô hình hóa các bản chữ T.
Trong phần Cơ sở lý thuyết của chúng tôi, bạn có thể tìm thấy thêm thông tin về cách phương pháp CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) mô tả và kiểm chứng mối hàn.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) nói chung, Cơ sở lý thuyết tổng quát đầy đủ chắc chắn là nơi tốt nhất để bắt đầu.
Mối hàn theo các tiêu chuẩn và quy phạm
Mối hàn theo AISC
Mối hàn góc được kiểm tra theo AISC 360 - Chương J2. Cường độ của mối hàn rãnh CJP được giả định bằng kim loại cơ bản và không được kiểm tra. Như hầu hết người dùng IDEA StatiCa đã quen, tất cả các giá trị cần thiết cho kiểm tra đều được in trong bảng.
Khi nói đến cấu tạo mối hàn, kích thước mối hàn tối thiểu và tối đa cũng như chiều dài đủ của mối hàn được kiểm tra. Kích thước mối hàn tối đa được kiểm tra theo AISC 360-16 – J2. Kích thước mối hàn tối thiểu được kiểm tra theo Bảng J2.4. Mô tả chi tiết các thông số có thể tìm thấy trong bài viết này.
Để đảm bảo rằng thiết kế của bạn hoàn chỉnh và chính xác, kết quả của IDEA StatiCa được kiểm tra và xác minh kỹ lưỡng theo yêu cầu của AISC:
Mối hàn theo Eurocode
Mối hàn góc được kiểm tra theo EN 1993-1-8. Trong trường hợp này, mối quan tâm của kỹ sư là khả năng chịu lực thiết kế và hệ số sử dụng mối hàn.
Phân phối lại dẻo trong mối hàn được sử dụng để tự động tránh các điểm kỳ dị ứng suất trong các phần tử mối hàn, phân phối lại ứng suất dọc theo chiều dài mối hàn.
Điều quan trọng cần lưu ý là cường độ của mối hàn đối đầu được giả định bằng kim loại cơ bản và không được kiểm tra.
Để đọc thêm về kiểm tra mối hàn theo Eurocode, Cơ sở lý thuyết của chúng tôi có thể hữu ích.
Kiểm chứng liên kết hàn theo Eurocode:
Mối hàn theo các tiêu chuẩn khác
Hầu hết các bạn đã biết, IDEA StatiCa cho phép kiểm tra liên kết thép theo tám tiêu chuẩn quốc gia cho đến nay. Ngoài AISC và Eurocode đã đề cập ở trên, đây là cách mối hàn được xử lý bởi CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) trong các tiêu chuẩn còn lại:
Truyền dữ liệu mối hàn trong liên kết BIM
Khi mô hình hóa liên kết thép trong phần mềm CAD với các liên kết BIM của IDEA StatiCa, trước đây có một số điểm yếu liên quan đến mối hàn. Phiên bản IDEA StatiCa 20.1 mới, phát hành vào tháng 10 năm 2020, đã mang lại một số cải tiến để giảm bớt công việc cho kỹ sư và tăng tốc quá trình thiết kế.
Xuất mối hàn được đề xuất
Đôi khi, trong quá trình mô hình hóa trong phần mềm CAD, một số mối hàn có thể bị bỏ sót hoặc không được nhập đúng cách. Đối với những tình huống như vậy, hiện có tùy chọn thêm mối hàn được đề xuất. Khi bạn chọn tùy chọn này, một kiểm tra các mối hàn có thể bị thiếu sẽ được thực hiện. Các mối hàn đó sau đó được thêm vào và nhập cùng với các cấu kiện còn lại.
Kiểm tra mối hàn bị thiếu
Để tránh điểm kỳ dị trong liên kết của bạn, sau khi liên kết được chuyển sang IDEA StatiCa, nên kiểm tra xem có mối hàn nào bị thiếu trong nút liên kết không. Vì mục đích này, chúng tôi đã thêm một công cụ hữu ích khác để tự động giúp người dùng tìm các phần không được hàn của liên kết. Tính năng này xác định và liệt kê tất cả các bản và cạnh bản liên quan, đồng thời cho phép thêm các mối hàn còn thiếu.
Bạn có thể truy cập chức năng này bằng cách nhấp chuột phải vào Thao tác trong cây thực thể ở phía bên phải của khung cảnh.
Tóm tắt
Thiết kế liên kết trong IDEA StatiCa bao gồm mô hình mối hàn CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện) đã được kiểm chứng, cho phép kiểm tra tiêu chuẩn, phân phối lại ứng suất thực tế và kết nối các bản với lưới có mật độ khác nhau. Tính hợp lệ của kết quả được thể hiện qua một bộ ví dụ cho từng tiêu chuẩn thiết kế. Mô hình phần tử hữu hạn được tạo tự động, đây là ưu điểm lớn so với các phần mềm phần tử hữu hạn thông thường. Gần đây, một số cải tiến đã được thêm vào để tăng tốc quá trình nhập liên kết từ phần mềm CAD.
Mối hàn là một cách tuyệt vời để lắp ráp liên kết thép nhưng kỹ sư cần một công cụ chính xác và nhanh chóng để thiết kế và kiểm tra tiêu chuẩn. Đó là lý do tại sao nên sử dụng IDEA StatiCa trong các dự án của bạn.
Nếu bạn muốn nâng cao kỹ năng thiết kế liên kết của mình, tại sao không thử khóa đào tạo trực tuyến IDEA StatiCa Campus của chúng tôi?