introduction
Le Modèle de plaque FE le type de charge de zone utilise l'élément fini SkyCiv (FE) solveur pour répartir la charge sur une zone en charges équivalentes sur ses éléments de support.
Le sous-modèle de plaque FE est construit et analysé automatiquement, et le diagramme des forces de cisaillement des éléments est utilisé pour déterminer les charges équivalentes des éléments.
La charge surfacique du sous-modèle de plaque FE offre les avantages suivants par rapport aux autres types de charge surfacique:
- Peut gérer des polygones complexes
- Peut répartir les charges sur des portions de membres continus
- Peut gérer des formes avec des bords ouverts
Le sous-modèle de plaque FE présente les limitations suivantes:
- Les charges peuvent être appliquées à une seule « baie » (polygone) seul
Méthode de calcul – Sous-modèle de plaque FE
Le sous-modèle de plaque EF est créé automatiquement de la manière suivante.
La charge surfacique est définie par le ID de nœud d'angle:
Compte tenu de ces ID de nœud d'angle, les membres autour de la périphérie sont détectés et ajoutés au sous-modèle (les membres intérieurs sont ne pas détecté ou ajouté). Au Nœuds d'angle, des supports de broches sont ajoutés:
Une plaque est créée dans la zone. La plaque est maillée et une charge de pression est appliquée:
Le modèle est résolu, donner aux éléments des diagrammes d'effort de cisaillement, ainsi que les réactions de soutien:
Les charges équivalentes sont déterminées en regardant le diagramme des forces de cisaillement, ainsi que les réactions.
Chaque changement d'étape dans le diagramme de force de cisaillement donne la valeur d'une charge ponctuelle équivalente. Aux points d'assistance, la combinaison de l'étape de force de cisaillement et de la force de réaction est utilisée pour calculer une charge ponctuelle équivalente.
Utilisation des charges surfaciques du modèle de plaque EF dans Structural 3D
Les charges surfaciques du modèle de plaque FE se trouvent sous Charges surfaciques, Type = modèle de plaque FE.
Les entrées suivantes sont requises:
- ID de nœud d'angle – a list of nodes in the model.
- Les nœuds doivent former une zone fermée
- Il n'est pas nécessaire que les membres soient présents sur tous les bords
- Chaque nœud doit avoir au moins un membre qui lui est attaché
- Magnitude de pression
- La pression à exercer (perpendiculaire à la zone)
- ID du matériau de la plaque
- ID d'un matériau dans le modèle S3D, qui sera utilisé pour la plaque dans le sous-modèle FE Plate
- Épaisseur de la plaque
- Épaisseur de la plaque dans le sous-modèle FE Plate
- Groupe de charge
- Nom du groupe de charges pour cette charge
Répartir les charges
Contrairement aux autres types de charges surfaciques, Les charges de zone du modèle de plaque EF ne se répartissent pas automatiquement pendant la modélisation, car les charges de zone du modèle de plaque FE doivent exécuter le solveur d'éléments finis SkyCiv.
Les charges de zone du modèle de plaque FE peuvent être distribuées manuellement par l'utilisateur:
- Pour une charge de surface individuelle, en utilisant le bouton dans le menu de gauche
- Pour plusieurs charges de zone à la fois, du Vérifier les écarts de charges de zone
Répartition manuelle d'une charge surfacique d'un seul modèle de plaque FE
Les charges de zone du modèle de plaque FE peuvent être réparties manuellement, pour une charge surfacique individuelle, en utilisant le bouton dans le menu de gauche:
Répartition manuelle de plusieurs charges de zone de modèle de plaque EF
Les charges de zone du modèle de plaque FE peuvent être réparties manuellement, pour plusieurs charges de zone à la fois, du Vérifier les écarts de charges de zone dialogue. Cette boîte de dialogue peut être lancée à partir du Outils menu.:
Sélectionnez les charges que vous souhaitez distribuer, et sélectionnez « Recalculer les lignes sélectionnées ».
Répartition automatique des charges de zone du modèle de plaque Fe lors de la résolution
Toutes les charges de zone du modèle de plaque EF qui n'ont pas été distribuées manuellement seront automatiquement distribuées lors de l'exécution d'une analyse..
Sélectionner Résoudre puis toute analyse souhaitée, et la distribution s'exécutera automatiquement.
Entrées
Les charges surfaciques des plaques FE ont diverses entrées qui affectent la distribution et les charges ponctuelles équivalentes qui en résultent..
Épaisseur de la plaque
Le champ d'épaisseur de plaque définit l'épaisseur de la plaque dans le sous-modèle EF.. En général, lorsqu'une épaisseur inférieure est utilisée, les charges seront réparties sur les membres environnants.
Lorsqu'une épaisseur plus élevée est utilisée, les charges seront réparties sur les coins de la plaque.
Dans l'image ci-dessous, la charge de la zone de gauche a une épaisseur de 3 mm, et la charge de la zone de droite a une épaisseur de 300 mm:
Comme indiqué, on peut voir que la zone de gauche charge, avec une épaisseur inférieure, a beaucoup de charge sur toute la durée du membre. La charge de la zone de droite, avec une épaisseur plus élevée, la majeure partie de la charge se situe dans les coins.
Pour discuter des forces de soulèvement dans les coins, voir la section « impact de la rigidité en torsion des plaques sur la répartition des charges ».
Entrées avancées
L'extension du paramètre avancé révélera les propriétés d'entrée supplémentaires suivantes:
- Rigidité en torsion des plaques – Oui/Non
- Si la plaque du sous-modèle de plaque EF doit avoir une rigidité en torsion
- Rotation de l'axe de la plaque – angle en degrés
- La rotation des axes de la plaque dans le sous-modèle de plaque EF
- Nombre de segments
- Le nombre de segments utilisés pour diviser les membres, affectant la taille du maillage
Rigidité en torsion des plaques
La rigidité en torsion de la plaque dans le sous-modèle de plaque FE peut être activée ou désactivée à l'aide de cette option.. Si « Non » est sélectionné, les facteurs de réduction suivants sont appliqués à la plaque dans le sous-modèle de plaque EF:
Impact de la rigidité en torsion de la plaque sur la répartition des charges
La rigidité en torsion de la plaque affecte la répartition des charges, en particulier il élimine les forces inversées au niveau des coins des plaques. Dans l'image suivante, des charges surfaciques sont appliquées à 2 4×4 m carrés.
La charge surfacique à gauche a une rigidité en torsion de plaque, la charge surfacique à droite n'a pas de rigidité en torsion de plaque.
On voit que la répartition de la charge est différente – en particulier, il n'y a pas de force ascendante dans les coins de la zone de charge à droite, qui n'a pas de rigidité en torsion.
Bien que moins précis en théorie, cela conduit à une distribution qui ressemble davantage aux distributions bidirectionnelles des manuels scolaires, ce qui pourrait être préférable à certains utilisateurs.
Rotation de l'axe de la plaque
Par défaut, le système d'axes de la plaque dans le sous-modèle EF est défini de telle sorte que l'axe X s'aligne avec le premier 2 nœuds entrés dans le ID de nœud d'angle domaine.
L'axe de la plaque peut être modifié dans le menu de gauche et s'affiche lorsque la charge surfacique est sélectionnée:
L'alignement de l'axe de la plaque affecte la répartition des charges de la manière suivante:
- Les charges sont réparties vers les éléments le long de la ligne des axes en raison de la rigidité en flexion de la plaque.
- Les charges sont réparties vers les éléments éloignés de la ligne des axes en raison de la rigidité en torsion de la plaque.
- C'est à dire, où la rigidité en torsion est omise (voir la rubrique ci-dessus), la rotation de l'axe de la plaque a un plus grand effet sur la répartition de la charge
Nombre de segments
Le nombre de segments est utilisé pour déterminer la taille du maillage, en divisant la longueur de barre la plus courte par le nombre de segments.
Un plus grand nombre de segments donne un maillage plus fin, est plus lent à distribuer, et donne plus de charges ponctuelles sur la distribution résultante.
Un plus petit nombre de segments donne un maillage plus grossier, distribuera plus rapidement, et donne moins de charges ponctuelles résultantes.
Par exemple, dans l'image suivante, le carré de gauche utilise 10 segments, et le carré de droite utilise 20 segments:
Si la distribution ne semble pas satisfaisante, essayez d'augmenter le nombre de segments pour obtenir une distribution plus fine.
Si la distribution prend trop de temps, essayez de réduire le nombre de segments pour que le modèle soit résolu plus rapidement.
Ouverture du sous-modèle pour afficher le sous-modèle EF de plaque
Une fois qu'une charge surfacique du modèle de plaque FE a été distribuée, le sous-modèle de plaque utilisé pour effectuer la distribution peut être inspecté à l'aide du bouton en bas du menu de gauche, lorsque la charge surfacique est sélectionnée:
Cliquer sur le bouton ouvrira le sous-modèle de plaque FE dans une autre fenêtre.
Avertissements et problèmes courants
Lors de la répartition des charges, vous pouvez voir des erreurs ou des avertissements. Certains problèmes courants sont répertoriés ci-dessous.
Erreur de déplacement importante
L'erreur suivante peut s'afficher lorsque vous essayez de répartir les charges de zone de plaque EF.:
Cela se produit parce que la plaque est trop flexible, et le solveur ne peut pas du tout résoudre le modèle.
Essayez certaines ou toutes les options suivantes pour résoudre l'erreur:
- use a thicker plate
- utiliser un matériau de plaque plus rigide
- enable plate torsion
Avertissement de déplacement important
Un avertissement similaire concernant le déplacement peut être affiché:
Dans le cas présent, la plaque est très flexible et un déplacement important a été observé, mais le solveur a quand même réussi à résoudre le modèle.
Vous pouvez choisir d'ignorer cet avertissement, ou essayez certaines ou toutes les options suivantes pour le résoudre:
- use a thicker plate
- utiliser un matériau de plaque plus rigide
- enable plate torsion
Avertissement de section manquante
L'avertissement suivant peut s'afficher lorsque vous essayez de répartir les charges de zone de plaque FE.:
Cet avertissement se produit car la section référencée par l'un des éléments délimitant la charge surfacique n'existe pas dans le modèle 3D structurel principal.. Dans le cas présent, une section par défaut (100 millimètre x 100 mm, ou 4 en x 4 in) sera utilisé à la place dans le sous-modèle de charge de zone EF Plate.
Assurez-vous que la section référencée a été choisie dans la partie Sections de S3D pour résoudre cet avertissement..
Avertissement de réaction dans le plan
L'avertissement suivant peut s'afficher lorsque vous essayez de répartir les charges de zone de plaque FE.:
Habituellement, puisque la charge surfacique est perpendiculaire à la zone à laquelle elle est appliquée, toutes les réactions dans le sous-modèle de charge surfacique sont perpendiculaires à la plaque du sous-modèle.
Cet avertissement indique que des réactions dans le plan de la plaque ont été trouvées. Cela signifie également qu'il existe des forces de cisaillement sur les éléments dans le plan de la plaque..
Ces forces dans le plan sont ignorées, et seules les forces de cisaillement et les réactions perpendiculaires à la plaque sont renvoyées sous forme de charges ponctuelles équivalentes.
Cela se produit parce que les axes principaux des éléments délimitant la charge surfacique ne sont pas alignés avec l'axe normal de la charge surfacique.. Cela se produit généralement parce que:
- Les éléments de délimitation utilisaient des sections asymétriques, par exemple. Formes en L
- Les membres englobants utilisent des sections symétriques, mais avoir une rotation qui n'est pas un multiple de 90 degrés
Pour résoudre cet avertissement, assurez-vous que les deux conditions ci-dessus ne se produisent pas.
Aussi, vous pouvez choisir d'ouvrir le sous-modèle et d'inspecter le modèle des forces de cisaillement et des réactions, pour déterminer si ceux-ci sont significatifs.
Résumé
Les charges surfaciques des plaques FE offrent un moyen de répartir les charges sur des zones aux formes complexes, tout en simulant le comportement des plaques.
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