Invoering
De FE-plaatmodel type gebiedsbelasting maakt gebruik van het SkyCiv Finite Element (FE) oplosser om de belasting over een gebied te verdelen met gelijkwaardige belastingen op de ondersteunende onderdelen.
Het FE-plaatsubmodel wordt automatisch geconstrueerd en geanalyseerd, en het schuifkrachtdiagram van de elementen wordt gebruikt om de equivalente staafbelastingen te bepalen.
De oppervlaktebelasting van het FE-plaatsubmodel biedt de volgende voordelen ten opzichte van andere typen oppervlaktebelasting:
- Kan complexe polygonen aan
- Kan belastingen verdelen over gedeelten van doorlopende leden
- Kan vormen met open randen aan
Het FE-plaatsubmodel heeft de volgende beperkingen:
- Belastingen kunnen op één ‘bay’ worden aangebracht (veelhoek) enkel en alleen
Wijze van berekening – FE-plaatsubmodel
Het FE-plaatsubmodel wordt op de volgende manier automatisch gemaakt.
De oppervlaktebelasting wordt gedefinieerd door de Hoekknooppunt-ID's:
Gezien deze Hoekknooppunt-ID's, leden rond de periferie worden gedetecteerd en toegevoegd aan het submodel (leden van het interieur zijn niet gedetecteerd of toegevoegd). Bij de Hoekknooppunten, pinsteunen zijn toegevoegd:
Binnen het gebied wordt een plaat gemaakt. De plaat is voorzien van gaas en er wordt een drukbelasting uitgeoefend:
Het model is opgelost, het geven van dwarskrachtdiagrammen van de elementen, evenals steunreacties:
De equivalente belastingen worden bepaald door naar het schuifkrachtdiagram te kijken, evenals de reacties.
Elke stapverandering in het dwarskrachtdiagram geeft de waarde van een equivalente puntbelasting. Op steunpunten, de combinatie van de dwarskrachtstap en de reactiekracht wordt gebruikt om een equivalente puntbelasting te berekenen.
Werken met FE-plaatmodelgebiedbelastingen in structureel 3D
Oppervlaktebelastingen van FE-plaatmodellen vindt u onder Oppervlaktebelastingen, Type = FE-plaatmodel.
De volgende invoer is vereist:
- Hoekknooppunt-ID's – a list of nodes in the model.
- Knooppunten moeten een afgesloten gebied vormen
- Het is niet noodzakelijk dat staven aan alle randen aanwezig zijn
- Aan elk knooppunt moet ten minste één lid zijn gekoppeld
- Druk Magnitude
- De druk die moet worden uitgeoefend (loodrecht op het gebied)
- Plaatmateriaal-ID
- ID van een materiaal in het S3D-model, die zal worden gebruikt voor de plaat in het FE Plate-submodel
- Plaatdikte
- Dikte van de plaat in het FE Plate-submodel
- Groep laden
- Naam van de belastingsgroep voor deze belasting
Het verdelen van de lasten
In tegenstelling tot andere typen oppervlaktebelasting, De belasting van het FE-plaatmodel wordt niet automatisch verdeeld tijdens het modelleren, omdat oppervlaktebelastingen van FE-plaatmodellen de SkyCiv-eindige-elementenoplosser moeten uitvoeren.
De oppervlaktebelastingen van het FE-plaatmodel kunnen handmatig door de gebruiker worden verdeeld:
- Voor een individuele oppervlaktebelasting, via de knop in het linkermenu
- Voor meerdere oppervlakteladingen tegelijk, van de Controleer de verschillen in gebiedsbelasting
Handmatige verdeling van de oppervlaktebelasting van een enkel FE-plaatmodel
Oppervlaktebelastingen van FE-plaatmodellen kunnen handmatig worden verdeeld, voor een individuele oppervlaktebelasting, via de knop in het linkermenu:
Handmatige verdeling van oppervlaktebelastingen van meerdere FE-plaatmodellen
Oppervlaktebelastingen van FE-plaatmodellen kunnen handmatig worden verdeeld, voor meerdere oppervlaktebelastingen tegelijk, van de Controleer de verschillen in gebiedsbelasting dialoog. Dit dialoogvenster kan worden gestart vanuit de Gereedschap menu.:
Selecteer de ladingen die u wilt verdelen, en selecteer 'Geselecteerde rijen opnieuw berekenen'.
Automatische verdeling van de oppervlaktebelastingen van het Fe-plaatmodel bij het oplossen
Eventuele oppervlaktebelastingen van het FE-plaatmodel die niet handmatig zijn verdeeld, worden automatisch verdeeld wanneer er een analyse wordt uitgevoerd.
Selecteer Oplossen en vervolgens elke gewenste analyse, en de distributie wordt automatisch uitgevoerd.
Ingangen
FE Plaatbelastingen hebben verschillende inputs die de verdeling en de daaruit voortvloeiende equivalente puntbelastingen beïnvloeden.
Plaatdikte
In het veld Plaatdikte wordt de dikte van de plaat in het FE-submodel ingesteld. Over het algemeen, wanneer een lagere dikte wordt gebruikt, de lasten zullen worden verdeeld over de omliggende leden.
Wanneer een hogere dikte wordt gebruikt, de belastingen worden naar de hoeken van de plaat verdeeld.
In de onderstaande afbeelding, de linker gebiedsbelasting heeft een dikte van 3 mm, en de rechter gebiedsbelasting heeft een dikte van 300 mm:
Zoals besproken, het is te zien dat het linkergebied wordt belast, met een lagere dikte, heeft voldoende belasting over de spanwijdte van het lid. De rechter gebiedsbelasting, met een hogere dikte heeft de meeste belasting in de hoeken.
Voor bespreking van opwaartse krachten op hoeken, zie het hoofdstuk over “impact van de torsiestijfheid van de plaat op de belastingsverdeling”.
Geavanceerde ingangen
Als u de geavanceerde instelling uitbreidt, worden de volgende aanvullende invoereigenschappen zichtbaar:
- Plaat torsiestijfheid – Ja/Nee
- Of de plaat in het FE-plaatsubmodel stijfheid bij torsie moet hebben
- Plaatasrotatie – hoek in graden
- De rotatie van de plaatassen in het FE-plaatsubmodel
- Aantal segmenten
- Het aantal segmenten dat wordt gebruikt om de leden te verdelen, invloed hebben op de maaswijdte
Plaat torsiestijfheid
Met deze optie kan de torsiestijfheid van de plaat in het FE-plaatsubmodel worden in- of uitgeschakeld. Als “Nee” is geselecteerd, de volgende reductiefactoren worden toegepast op de plaat in het FE-plaatsubmodel:
Impact van de torsiestijfheid van de plaat op de belastingsverdeling
De torsiestijfheid van de plaat beïnvloedt de verdeling van de belastingen, in het bijzonder elimineert het de omgekeerde krachten op de plaathoeken. Op de volgende afbeelding, Er worden oppervlaktebelastingen toegepast 2 4×4 m vierkanten.
De oppervlaktebelasting aan de linkerkant heeft torsiestijfheid van de plaat, de oppervlaktebelasting aan de rechterkant heeft geen torsiestijfheid van de plaat.
Het is duidelijk dat de belastingverdeling anders is – met name in de hoeken van de vlakbelasting aan de rechterzijde is er geen opwaartse kracht, die geen torsiestijfheid heeft.
Hoewel het in theorie minder nauwkeurig is, dit leidt tot een verdeling die meer lijkt op tweerichtingsverdelingen uit het leerboek, wat voor sommige gebruikers de voorkeur zou kunnen hebben.
Rotatie van de plaatas
Standaard, het assysteem van de plaat in het FE-submodel is zo gedefinieerd dat de X-as uitgelijnd is met de eerste 2 knooppunten ingevoerd in de Hoekknooppunt-ID's veld-.
De plaatas kan worden gewijzigd in het linkermenu en wordt weergegeven wanneer de oppervlaktebelasting is geselecteerd:
De uitlijning van de plaatas beïnvloedt de verdeling van de belastingen op de volgende manieren:
- Belastingen worden langs de lijn van de assen naar de leden verdeeld als gevolg van de buigstijfheid van de plaat
- Belastingen verdelen zich naar de leden, weg van de aslijn, als gevolg van de torsiestijfheid van de plaat
- Dus, waarbij torsiestijfheid wordt weggelaten (zie bovenstaande sectie), de rotatie van de plaatas heeft een groter effect op de verdeling van de belasting
Aantal segmenten
Het aantal segmenten wordt gebruikt om de maaswijdte te bepalen, door de kortste staaflengte te delen door het aantal segmenten.
Een groter aantal segmenten geeft een fijner gaas, is langzamer te verspreiden, en geeft meer puntbelastingen op de resulterende verdeling.
Een kleiner aantal segmenten geeft een grovere maaswijdte, sneller zal verspreiden, en geeft minder resulterende puntbelastingen.
Bijvoorbeeld, in de volgende afbeelding, het vierkant aan de linkerkant gebruikt 10 segmenten, en het vierkant aan de rechterkant gebruikt 20 segmenten:
Als de verdeling er niet bevredigend uitziet, probeer het aantal segmenten te vergroten om een fijnere verdeling te krijgen.
Als de distributie te lang duurt, probeer het aantal segmenten te verminderen om het model sneller te laten oplossen.
Het submodel openen om het FE-submodel van de plaat te bekijken
Zodra de oppervlaktebelasting van een FE-plaatmodel is verdeeld, het plaatsubmodel dat wordt gebruikt om de verdeling uit te voeren, kan worden geïnspecteerd via de knop onderaan het linkermenu, wanneer de oppervlaktebelasting is geselecteerd:
Als u op de knop klikt, wordt het FE-plaatsubmodel in een ander venster geopend.
Waarschuwingen en veelvoorkomende problemen
Bij het verdelen van de lasten, Mogelijk ziet u fouten of waarschuwingen. Hieronder vindt u enkele veelvoorkomende problemen.
Grote verplaatsingsfout
Mogelijk ziet u de volgende fout wanneer u probeert de belasting van het FE-plaatoppervlak te verdelen:
Dit komt doordat de plaat te flexibel is, en de oplosser kan het model helemaal niet oplossen.
Probeer enkele of alle van de volgende opties om de fout op te lossen:
- use a thicker plate
- gebruik een stijver plaatmateriaal
- enable plate torsion
Waarschuwing voor grote verplaatsing
Er kan een soortgelijke waarschuwing met betrekking tot verplaatsing worden weergegeven:
In dit geval, de plaat is zeer flexibel en er is een grote verplaatsing waargenomen, maar de oplosser is er nog steeds in geslaagd het model op te lossen.
U kunt ervoor kiezen deze waarschuwing te negeren, of probeer enkele of alle van de volgende opties om het probleem op te lossen:
- use a thicker plate
- gebruik een stijver plaatmateriaal
- enable plate torsion
Sectie ontbreekt waarschuwing
Mogelijk ziet u de volgende waarschuwing wanneer u probeert de belasting van het FE-plaatoppervlak te verdelen:
Deze waarschuwing treedt op omdat de sectie waarnaar wordt verwezen door een van de staven die de oppervlaktebelasting begrenzen, niet bestaat in het structurele 3D-hoofdmodel. In dit geval, een standaardsectie (100 mm x 100 mm, of 4 in x 4 in) zal in plaats daarvan worden gebruikt in het submodel FE-plaatoppervlaktebelasting.
Zorg ervoor dat de sectie waarnaar wordt verwezen is gekozen in het gedeelte Secties van S3D om deze waarschuwing op te lossen.
Reactiewaarschuwing in het vliegtuig
Mogelijk ziet u de volgende waarschuwing wanneer u probeert de belasting van het FE-plaatoppervlak te verdelen:
Typisch, omdat de oppervlaktebelasting loodrecht staat op het gebied waarop deze wordt uitgeoefend, alle reacties in het submodel oppervlaktebelasting staan loodrecht op de submodelplaat.
Deze waarschuwing geeft aan dat er reacties in het vlak van de plaat zijn gevonden. Dit betekent ook dat er schuifkrachten optreden in het vlak van de plaat.
Deze krachten in het vlak worden genegeerd, en alleen de schuifkrachten en reacties loodrecht op de plaat worden geretourneerd als equivalente puntbelastingen.
Dit gebeurt omdat de hoofdassen van de elementen die de oppervlaktebelasting begrenzen niet zijn uitgelijnd met de normale as van de oppervlaktebelasting. Dit gebeurt vaak omdat:
- De begrenzende leden gebruikten asymmetrische secties, bijv. L-vormen
- De begrenzende leden gebruiken symmetrische secties, maar een rotatie hebben die geen veelvoud is van 90 graden
Om deze waarschuwing op te lossen, Zorg ervoor dat de twee bovengenoemde omstandigheden zich niet voordoen.
Alternatief, u kunt ervoor kiezen om het submodel te openen en het patroon van schuifkrachten en reacties te inspecteren, om te bepalen of deze significant zijn.
Overzicht
FE-plaatoppervlaktebelastingen bieden een manier om belastingen te verdelen over gebieden met complexe vormen, terwijl het gedrag van platen wordt gesimuleerd.
Wil je FE Plate-oppervlaktebelastingen eens proberen? Schrijf je in voor een 14 gratis proefperiode van een dag om S3D- en FE-plaatoppervlaktebelastingen te proberen!
