introduzione
La Modello con piastra FE il tipo di carico di area utilizza l'elemento finito SkyCiv (FE) risolutore per distribuire il carico su un'area a carichi equivalenti sui suoi elementi di supporto.
Il sottomodello della piastra FE viene costruito e analizzato automaticamente, e il diagramma delle forze di taglio delle aste viene utilizzato per determinare i carichi equivalenti delle aste.
Il carico di area del sottomodello della piastra FE offre i seguenti vantaggi rispetto ad altri tipi di carico di area:
- Può gestire poligoni complessi
- Può distribuire i carichi su porzioni di aste continue
- Può gestire forme con bordi aperti
Il sottomodello della piastra FE presenta le seguenti limitazioni:
- I carichi possono essere applicati ad un singolo “baia” (poligono) solo
Metodo di calcolo – Sottomodello piastra FE
Il sottomodello della piastra FE viene creato automaticamente nel modo seguente.
Il carico superficiale è definito da ID nodo d'angolo:
Considerati questi ID nodo d'angolo, i membri attorno alla periferia vengono rilevati e aggiunti al sottomodello (i membri interiori lo sono non rilevato o aggiunto). Al Nodi d'angolo, vengono aggiunti i supporti dei perni:
All'interno dell'area viene creata una piastra. La piastra viene ingranata e viene applicato un carico di pressione:
Il modello è risolto, fornendo i diagrammi delle forze di taglio dell'elemento, così come le reazioni di supporto:
I carichi equivalenti vengono determinati osservando il diagramma della forza di taglio, così come le reazioni.
Ogni variazione graduale nel diagramma della forza di taglio fornisce il valore di un carico puntuale equivalente. Nei punti di appoggio, la combinazione del passo della forza di taglio e della forza di reazione viene utilizzata per calcolare un carico puntuale equivalente.
Utilizzo dei carichi superficiali del modello di piastra FE in 3D strutturale
I carichi di area del modello di piastra FE si trovano in Carichi di area, Tipo = Modello piastra FE.
Sono richiesti i seguenti input:
- ID nodo d'angolo – a list of nodes in the model.
- I nodi devono formare un'area chiusa
- Non è necessario che i membri siano presenti su tutti i bordi
- A ogni nodo deve essere collegato almeno un membro
- magnitudo della pressione
- La pressione da applicare (perpendicolare alla zona)
- ID materiale piastra
- ID di un materiale nel modello S3D, che verrà utilizzato per la piastra nel sottomodello Piastra FE
- Spessore della piastra
- Spessore della piastra nel sottomodello Piastra FE
- Carica gruppo
- Nome del gruppo di carico per questo carico
Distribuzione dei carichi
A differenza di altri tipi di carico di area, I carichi dell'area del modello con piastra FE non vengono distribuiti automaticamente durante la modellazione, poiché i carichi dell'area del modello della piastra FE devono eseguire il risolutore di elementi finiti SkyCiv.
I carichi dell'area del modello di piastra FE possono essere distribuiti manualmente dall'utente:
- Per un carico di area individuale, utilizzando il pulsante nel menu a sinistra
- Per carichi di più aree alla volta, dal Controllare le variazioni dei carichi superficiali
Distribuzione manuale del carico superficiale di un singolo modello di piastra FE
I carichi dell'area del modello di piastra FE possono essere distribuiti manualmente, per un carico di singola area, utilizzando il pulsante nel menu a sinistra:
Distribuzione manuale di più carichi superficiali del modello di piastra FE
I carichi dell'area del modello di piastra FE possono essere distribuiti manualmente, per carichi di più aree alla volta, dal Controllare le variazioni dei carichi superficiali dialogo. Questa finestra di dialogo può essere avviata da Utensili menu.:
Seleziona i carichi che desideri distribuire, e seleziona “Ricalcola righe selezionate”.
Distribuzione automatica dei carichi dell'area del modello di piastra Fe sulla soluzione
Eventuali carichi dell'area del modello di piastra FE che non sono stati distribuiti manualmente verranno distribuiti automaticamente quando viene eseguita un'analisi.
Selezionare Risolvere e poi qualsiasi analisi desiderata, e la distribuzione verrà eseguita automaticamente.
Ingressi
I carichi dell'area della piastra FE hanno vari input che influenzano la distribuzione e i risultanti carichi puntuali equivalenti.
Spessore della piastra
Il campo Spessore piatto imposta lo spessore del piatto nel sottomodello FE. Generalmente, quando si utilizza uno spessore inferiore, i carichi verranno distribuiti ai membri circostanti.
Quando si utilizza uno spessore maggiore, i carichi si distribuiranno agli angoli della piastra.
Nell'immagine qui sotto, il carico dell'area di sinistra ha uno spessore di 3 mm, e il carico dell'area destra ha uno spessore di 300 mm:
Come discusso, si può vedere che l'area di sinistra è caricata, con uno spessore inferiore, ha molto carico sull'arco del membro. Il carico dell'area di destra, con uno spessore maggiore ha la maggior parte del carico negli angoli.
Per la discussione delle forze di sollevamento agli angoli, vedere la sezione “impatto della rigidezza torsionale della piastra sulla distribuzione del carico”.
Ingressi avanzati
L'espansione delle impostazioni avanzate rivelerà le seguenti proprietà di input aggiuntive:
- Rigidità torsionale della placca – Sì/No
- Indica se la piastra nel sottomodello piastra FE deve avere rigidità in torsione
- Rotazione dell'asse della piastra – angolo in gradi
- La rotazione degli assi della piastra nel sottomodello della piastra FE
- Numero di segmenti
- Il numero di segmenti utilizzati per dividere i membri, influenzando la dimensione della maglia
Rigidità torsionale della placca
La rigidezza torsionale della piastra nel sottomodello della piastra FE può essere abilitata o disabilitata utilizzando questa opzione. Se è selezionato "No"., i seguenti fattori di riduzione vengono applicati alla piastra nel sottomodello piastra FE:
Impatto della rigidezza torsionale della piastra sulla distribuzione del carico
La rigidezza torsionale della piastra influenza la distribuzione dei carichi, in particolare elimina le forze inverse agli angoli della piastra. Nell'immagine seguente, vengono applicati i carichi dell'area 2 4×4 m quadrati.
Il carico superficiale a sinistra ha rigidezza torsionale della piastra, il carico superficiale a destra non ha rigidezza torsionale della piastra.
Si può notare che la distribuzione del carico è diversa – in particolare non vi è alcuna forza verso l'alto negli angoli dell'area di carico a destra, che non ha rigidità torsionale.
Sebbene meno preciso in teoria, questo porta ad una distribuzione che è più simile alle distribuzioni bidirezionali dei libri di testo, che potrebbe essere preferibile per alcuni utenti.
Rotazione dell'asse della piastra
Per impostazione predefinita, il sistema di assi della piastra nel sottomodello FE è definito in modo tale che l'asse X si allinei con il primo 2 nodi inseriti nel ID nodo d'angolo campo.
L'asse della piastra può essere modificato nel menu a sinistra e viene visualizzato quando viene selezionato il carico superficiale:
L'allineamento dell'asse della piastra influenza la distribuzione dei carichi nei seguenti modi:
- I carichi si distribuiscono verso gli elementi lungo la linea degli assi a causa della rigidezza alla flessione della piastra
- I carichi si distribuiscono verso gli elementi lontano dalla linea degli assi a causa della rigidità torsionale della piastra
- così, dove la rigidezza torsionale è omessa (vedere la sezione precedente), la rotazione dell'asse della piastra incide maggiormente sulla distribuzione del carico
Numero di segmenti
Il numero di segmenti viene utilizzato per determinare la dimensione della mesh, dividendo la lunghezza del membro più corto per il numero di segmenti.
Un numero maggiore di segmenti dà una maglia più fine, è più lento da distribuire, e fornisce più carichi puntuali sulla distribuzione risultante.
Un numero minore di segmenti dà una maglia più grossolana, distribuirà più velocemente, e fornisce meno carichi puntuali risultanti.
Per esempio, nell'immagine seguente, sta usando il quadrato a sinistra 10 segmenti, e il quadrato a destra sta usando 20 segmenti:
Se la distribuzione non sembra soddisfacente, prova ad aumentare il numero di segmenti per ottenere una distribuzione più precisa.
Se la distribuzione impiega troppo tempo, prova a ridurre il numero di segmenti per far sì che il modello venga risolto più velocemente.
Apertura del sottomodello per visualizzare il sottomodello FE della piastra
Una volta distribuito il carico dell'area del modello di piastra FE, il sottomodello della piastra utilizzato per eseguire la distribuzione può essere ispezionato utilizzando il pulsante nella parte inferiore del menu a sinistra, quando è selezionato il carico superficiale:
Facendo clic sul pulsante si aprirà il sottomodello della piastra FE in un'altra finestra.
Avvisi e problemi comuni
Nella distribuzione dei carichi, potresti visualizzare errori o avvisi. Alcuni problemi comuni sono elencati di seguito.
Grande errore di spostamento
Potrebbe essere visualizzato il seguente errore quando si tenta di distribuire i carichi dell'area della piastra FE:
Ciò si verifica perché la piastra è troppo flessibile, e il risolutore non può risolvere affatto il modello.
Prova alcune o tutte le seguenti opzioni per risolvere l'errore:
- use a thicker plate
- utilizzare un materiale della piastra più rigido
- enable plate torsion
Avviso di grande spostamento
Potrebbe essere visualizzato un avviso simile relativo allo spostamento:
In questo caso, la placca è molto flessibile ed è stato osservato un ampio spostamento, ma il risolutore è comunque riuscito a risolvere il modello.
Puoi scegliere di ignorare questo avviso, oppure prova alcune o tutte le seguenti opzioni per risolverlo:
- use a thicker plate
- utilizzare un materiale della piastra più rigido
- enable plate torsion
Avviso di sezione mancante
Potrebbe essere visualizzato il seguente avviso quando si tenta di distribuire i carichi dell'area della piastra FE:
Questo avviso si verifica perché la sezione a cui fa riferimento uno degli elementi che delimitano il carico superficiale non esiste nel modello 3D strutturale principale. In questo caso, una sezione predefinita (100 mm x 100 mm, o 4 in x 4 pollici) verrà utilizzato invece nel sottomodello di carico dell'area della piastra FE.
Assicurati che la sezione di riferimento sia stata scelta nella parte Sezioni di S3D per risolvere questo avviso.
Avviso di reazione in aereo
Potrebbe essere visualizzato il seguente avviso quando si tenta di distribuire i carichi dell'area della piastra FE:
Tipicamente, poiché il carico superficiale è perpendicolare all'area a cui è applicato, tutte le reazioni nel sottomodello del carico superficiale sono perpendicolari alla piastra del sottomodello.
Questo avviso indica che sono state rilevate reazioni nel piano della piastra. Ciò significa anche che ci sono forze di taglio dell'elemento nel piano della piastra.
Queste forze nel piano vengono ignorate, e solo le forze di taglio e le reazioni perpendicolari alla piastra vengono restituite come carichi puntuali equivalenti.
Ciò si verifica perché gli assi principali delle aste che delimitano il carico superficiale non sono allineati con l'asse normale del carico superficiale. Questo accade comunemente perché:
- Gli elementi di delimitazione utilizzavano sezioni asimmetriche, per esempio. Forme a L
- I membri di delimitazione utilizzano sezioni simmetriche, ma hanno una rotazione che non è multipla di 90 gradi
Per risolvere questo avviso, assicurarsi che le due condizioni di cui sopra non si verifichino.
In alternativa, è possibile scegliere di aprire il sottomodello e ispezionare lo schema delle forze e delle reazioni di taglio, per determinare se questi siano significativi.
Sommario
I carichi dell'area della piastra FE offrono un modo per distribuire i carichi su aree con forme complesse, simulando il comportamento delle piastre.
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