Introducción
El Modelo de placa FE El tipo de carga de área utiliza el elemento finito SkyCiv (FE) solucionador para distribuir la carga sobre un área a cargas equivalentes en sus miembros de soporte.
El submodelo de placa FE se construye y analiza automáticamente, y el diagrama de fuerza cortante de los miembros se utiliza para determinar las cargas equivalentes de los miembros..
La carga de área del submodelo de placa FE ofrece las siguientes ventajas sobre otros tipos de carga de área:
- Puede manejar polígonos complejos
- Puede distribuir cargas a porciones de miembros continuos.
- Puede manejar formas con bordes abiertos.
El submodelo de placa FE tiene las siguientes limitaciones:
- Las cargas se pueden aplicar a una sola "bahía" (polígono) solo
Método de cálculo – Submodelo de placa FE
El submodelo de placa FE se crea automáticamente de la siguiente manera.
La carga de área está definida por el ID de nodo de esquina:
Dados estos ID de nodo de esquina, Los miembros alrededor de la periferia se detectan y agregan al submodelo. (los miembros interiores son no detectado o añadido). En el Nodos de esquina, Se agregan soportes para pasadores.:
Se crea una placa dentro del área.. La placa se engrana y se aplica una carga de presión.:
El modelo esta resuelto., dando los diagramas de fuerza cortante del miembro, así como reacciones de apoyo:
Las cargas equivalentes se determinan observando el diagrama de fuerza cortante., así como las reacciones.
Cada cambio de paso en el diagrama de fuerza cortante da el valor de una carga puntual equivalente. En puntos de apoyo, la combinación del paso de fuerza cortante y la fuerza de reacción se utiliza para calcular una carga puntual equivalente.
Trabajar con cargas de área del modelo de placa FE en 3D estructural
Las cargas de área del modelo de placa FE se encuentran en Cargas de área, Tipo = Modelo de placa FE.
Se requieren las siguientes entradas:
- ID de nodo de esquina – a list of nodes in the model.
- Los nodos deben formar un área cerrada.
- No es necesario que los miembros estén presentes en todos los bordes.
- Cada nodo debe tener al menos un miembro adjunto.
- Magnitud de presión
- La presión a aplicar (perpendicular al área)
- Identificación del material de la placa
- ID de un material en el modelo S3D, que se utilizará para la placa en el submodelo Placa FE
- Espesor de la placa
- Espesor de la placa en el submodelo Placa FE
- Grupo de carga
- Nombre del grupo de carga para esta carga.
Distribuyendo las cargas
A diferencia de otros tipos de carga de área, Las cargas de área del modelo de placa FE no se distribuyen automáticamente durante el modelado, porque las cargas de área del modelo de placa FE deben ejecutar el solucionador de elementos finitos SkyCiv.
Las cargas de área del modelo de placa FE pueden ser distribuidas manualmente por el usuario:
- Para una carga de área individual, usando el botón en el menú de la izquierda
- Para cargas de múltiples áreas a la vez, desde el Verifique las variaciones de cargas de área
Distribución manual de la carga de área de un modelo de placa FE única
Las cargas de área del modelo de placa FE se pueden distribuir manualmente, para una carga de área individual, usando el botón en el menú de la izquierda:
Distribución manual de múltiples cargas de área del modelo de placa FE
Las cargas de área del modelo de placa FE se pueden distribuir manualmente, para múltiples cargas de área a la vez, desde el Verifique las variaciones de cargas de área diálogo. Este cuadro de diálogo se puede iniciar desde el Herramientas menú.:
Selecciona las cargas que deseas distribuir, y seleccione "Volver a calcular filas seleccionadas".
Distribución automática de cargas de área del modelo de placa de Fe al resolver
Cualquier carga de área del modelo de placa FE que no se haya distribuido manualmente se distribuirá automáticamente cuando se ejecute cualquier análisis..
Seleccione Resolver y luego cualquier análisis deseado, y la distribución se ejecutará automáticamente.
Entradas
Las cargas superficiales de la placa FE tienen varias entradas que afectan la distribución y las cargas puntuales equivalentes resultantes..
Espesor de la placa
El campo de espesor de la placa establece el espesor de la placa en el submodelo FE.. Generalmente, cuando se utiliza un espesor menor, las cargas se distribuirán a los miembros circundantes.
Cuando se utiliza un espesor mayor, las cargas se distribuirán a las esquinas de la placa.
En la imagen de abajo, la carga del área izquierda tiene un espesor de 3 mm, y la carga del área derecha tiene un espesor de 300 mm:
Como se discutió, Se puede ver que la carga del área izquierda, con un espesor menor, tiene mucha carga a lo largo del tramo del miembro. La carga del área derecha, con un espesor mayor tiene la mayor parte de la carga en las esquinas.
Para discusión sobre fuerzas de elevación en las esquinas., consulte la sección sobre “impacto de la rigidez torsional de la placa en la distribución de carga”.
Entradas avanzadas
Al expandir la configuración avanzada se revelarán las siguientes propiedades de entrada adicionales:
- Rigidez torsional de la placa – Sí/No
- Si la placa en el submodelo de placa FE debe tener rigidez en torsión
- Rotación del eje de la placa – ángulo en grados
- La rotación de los ejes de la placa en el submodelo de placa FE.
- Número de segmentos
- El número de segmentos utilizados para dividir los miembros., afectando el tamaño de la malla
Rigidez torsional de la placa
La rigidez torsional de la placa en el submodelo de placa FE se puede habilitar o deshabilitar usando esta opción. Si se selecciona “No”, Los siguientes factores de reducción se aplican a la placa en el submodelo de placa FE.:
Impacto de la rigidez torsional de la placa en la distribución de carga.
La rigidez torsional de la placa afecta la distribución de las cargas., en particular, elimina las fuerzas inversas en las esquinas de las placas.. En la siguiente imagen, Se aplican cargas superficiales a 2 4×4 m cuadrados.
La carga superficial de la izquierda tiene rigidez torsional de placa., la carga superficial de la derecha no tiene rigidez torsional de la placa.
Se puede observar que la distribución de carga es diferente. – en particular, no hay fuerza hacia arriba en las esquinas del área de carga a la derecha, que no tiene rigidez torsional.
Aunque menos preciso en teoría, esto conduce a una distribución que es más similar a las distribuciones bidireccionales de los libros de texto., lo que podría ser preferible para algunos usuarios.
Rotación del eje de la placa
Por defecto, El sistema de ejes de la placa en el submodelo FE se define de manera que el eje X se alinea con el primero. 2 nodos introducidos en el ID de nodo de esquina campo.
El eje de la placa se puede modificar en el menú de la izquierda y se muestra cuando se selecciona la carga de área.:
La alineación del eje de la placa afecta la distribución de las cargas de las siguientes maneras:
- Las cargas se distribuyen hacia los miembros a lo largo de la línea de los ejes debido a la rigidez a la flexión de la placa.
- Las cargas se distribuyen hacia los miembros lejos de la línea de los ejes debido a la rigidez torsional de la placa.
- Así, donde se omite la rigidez torsional (ver la sección anterior), La rotación del eje de la placa tiene un mayor efecto en la distribución de la carga.
Número de segmentos
El número de segmentos se utiliza para determinar el tamaño de la malla., dividiendo la longitud del miembro más corto por el número de segmentos.
Un mayor número de segmentos da una malla más fina, es más lento de distribuir, y proporciona más cargas puntuales en la distribución resultante.
Un número menor de segmentos da una malla más gruesa., se distribuirá más rápido, y da menos cargas puntuales resultantes.
Por ejemplo, en la siguiente imagen, el cuadrado de la izquierda está usando 10 segmentos, y el cuadrado de la derecha está usando 20 segmentos:
Si la distribución no parece satisfactoria, Intente aumentar el número de segmentos para obtener una distribución más fina..
Si la distribución tarda demasiado, Intente reducir el número de segmentos para que el modelo se resuelva más rápido..
Abrir el submodelo para ver el submodelo FE de placa
Una vez que se ha distribuido la carga del área del modelo de placa FE, El submodelo de placa utilizado para realizar la distribución se puede inspeccionar usando el botón en la parte inferior del menú de la izquierda., cuando se selecciona la carga de área:
Al hacer clic en el botón se abrirá el submodelo de placa FE en otra ventana..
Advertencias y problemas comunes
Al distribuir las cargas, es posible que veas errores o advertencias. Algunos problemas comunes se enumeran a continuación.
Gran error de desplazamiento
Es posible que vea el siguiente error al intentar distribuir las cargas del área de la placa FE:
Esto ocurre porque la placa es demasiado flexible., y el solucionador no puede resolver el modelo en absoluto.
Pruebe algunas o todas las siguientes opciones para resolver el error:
- use a thicker plate
- utilizar un material de placa más rígido
- enable plate torsion
Advertencia de gran desplazamiento
Es posible que se muestre una advertencia similar sobre el desplazamiento.:
En este caso, la placa es muy flexible y se ha observado un gran desplazamiento, pero el solucionador aún logró resolver el modelo.
Puedes optar por ignorar esta advertencia., o pruebe algunas o todas las siguientes opciones para resolverlo:
- use a thicker plate
- utilizar un material de placa más rígido
- enable plate torsion
Advertencia de sección faltante
Es posible que vea la siguiente advertencia al intentar distribuir las cargas del área de la placa FE:
Esta advertencia se produce porque la sección a la que hace referencia uno de los miembros que delimitan la carga de área no existe en el modelo estructural 3D principal.. En este caso, una sección predeterminada (100 mm x 100 mm, o 4 en x 4 in) se utilizará en su lugar en el submodelo de carga de área de placa FE.
Asegúrese de que la sección a la que se hace referencia haya sido elegida en la parte Secciones de S3D para resolver esta advertencia.
Advertencia de reacción en el avión
Es posible que vea la siguiente advertencia al intentar distribuir las cargas del área de la placa FE:
Típicamente, Dado que la carga superficial es perpendicular al área sobre la que se aplica., todas las reacciones en el submodelo de carga superficial son perpendiculares a la placa del submodelo.
Esta advertencia indica que se han encontrado reacciones en el plano de la placa.. Esto también significa que hay fuerzas cortantes en el miembro en el plano de la placa..
Estas fuerzas en el plano se ignoran., y sólo las fuerzas cortantes y las reacciones perpendiculares a la placa se devuelven como cargas puntuales equivalentes..
Esto ocurre porque los ejes principales de los miembros que limitan la carga superficial no están alineados con el eje normal de la carga superficial.. Esto comúnmente sucede porque:
- Los miembros delimitadores utilizaron secciones asimétricas., ej. Formas de L
- Los miembros delimitadores utilizan secciones simétricas., pero tiene una rotación que no es múltiplo de 90 grados
Para resolver esta advertencia, asegúrese de que las dos condiciones anteriores no estén ocurriendo.
Alternativamente, Puede optar por abrir el submodelo e inspeccionar el patrón de fuerzas cortantes y reacciones., para determinar si son significativos.
Resumen
Las cargas de área de FE Plate ofrecen una forma de distribuir cargas en áreas con formas complejas, mientras se simula el comportamiento de las placas.
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