Introdução
A Modelo de placa FE tipo de carga de área usa o elemento finito SkyCiv (FE) Solucionador para distribuir a carga sobre uma área para cargas equivalentes em seus membros de suporte.
O submodelo da placa FE é construído e analisado automaticamente, e o diagrama de força cortante dos membros é usado para determinar as cargas equivalentes dos membros.
A carga de área do submodelo de placa FE oferece as seguintes vantagens sobre outros tipos de carga de área:
- Pode lidar com polígonos complexos
- Pode distribuir cargas para porções de membros contínuos
- Pode lidar com formas com bordas abertas
O submodelo de placa FE tem as seguintes limitações:
- As cargas podem ser aplicadas a um único ‘baía’ (polígono) só
Método de cálculo – Submodelo de placa FE
O submodelo da placa FE é criado automaticamente da seguinte maneira.
A carga de área é definida pelo Cargas Distribuídas Normais e cargas distribuídas equivalentes são diferenciadas por suas cores vermelha e verde:
Dados estes Cargas Distribuídas Normais e cargas distribuídas equivalentes são diferenciadas por suas cores vermelha e verde, membros ao redor da periferia são detectados e adicionados ao submodelo (membros internos são não detectado ou adicionado). No e não precisam exibir um único valor de pressão, suportes de pinos são adicionados:
Uma placa é criada dentro da área. A placa é engrenada e uma carga de pressão é aplicada:
O modelo está resolvido, fornecendo os diagramas de força cortante da barra, bem como reações de apoio:
As cargas equivalentes são determinadas observando o diagrama de força de cisalhamento, bem como as reações.
Cada mudança de etapa no diagrama de força de cisalhamento fornece o valor de uma carga pontual equivalente. Nos pontos de apoio, a combinação da etapa de força de cisalhamento e da força de reação é usada para calcular uma carga pontual equivalente.
Trabalhar com cargas de área de modelo de placa FE em 3D estrutural
As cargas de área do modelo de placa FE são encontradas em Cargas de área, Tipo = modelo de placa FE.
As seguintes entradas são necessárias:
- Cargas Distribuídas Normais e cargas distribuídas equivalentes são diferenciadas por suas cores vermelha e verde – a list of nodes in the model.
- Os nós devem formar uma área fechada
- Não é necessário que os membros estejam presentes em todas as arestas
- Cada nó deve ter pelo menos um membro anexado a ele
- Cargas Distribuídas Normais e cargas distribuídas equivalentes são diferenciadas por suas cores vermelha e verde
- A pressão a ser aplicada (perpendicular à área)
- ID do material da placa
- ID de um material no modelo S3D, que será usado para a placa no submodelo FE Plate
- Espessura da Placa
- Espessura da placa no submodelo FE Plate
- Grupo de carga
- Nome do grupo de carga para esta carga
Distribuindo as cargas
Ao contrário de outros tipos de carga de área, As cargas da área do modelo da placa FE não são distribuídas automaticamente durante a modelagem, porque as cargas de área do modelo da placa FE devem executar o solucionador de elementos finitos SkyCiv.
As cargas de área do modelo da placa FE podem ser distribuídas manualmente pelo usuário:
- Para uma carga de área individual, usando o botão no menu esquerdo
- Para cargas de múltiplas áreas ao mesmo tempo, de Verifique as variações de cargas de área
Distribuição manual de uma carga de área de modelo de placa FE única
As cargas da área do modelo da placa FE podem ser distribuídas manualmente, para uma carga de área individual, usando o botão no menu esquerdo:
Distribuição manual de múltiplas cargas de área do modelo de placa FE
As cargas da área do modelo da placa FE podem ser distribuídas manualmente, para múltiplas cargas de área ao mesmo tempo, de Verifique as variações de cargas de área diálogo. Esta caixa de diálogo pode ser iniciada a partir do Ferramentas menu.:
Selecione as cargas que deseja distribuir, e selecione “Recalcular linhas selecionadas”.
Distribuição automática de cargas de área do modelo de placa de Fe na solução
Quaisquer cargas de área do modelo de placa FE que não tenham sido distribuídas manualmente serão distribuídas automaticamente quando qualquer análise for executada.
Selecione Resolver e então qualquer análise desejada, e a distribuição será executada automaticamente.
Entradas
As cargas de área da placa FE têm várias entradas que afetam a distribuição e as cargas pontuais equivalentes resultantes.
Espessura da Placa
O campo espessura da placa define a espessura da placa no submodelo FE. Geralmente, quando uma espessura menor é usada, as cargas serão distribuídas para os membros circundantes.
Quando uma espessura maior é usada, as cargas serão distribuídas pelos cantos da placa.
Na imagem abaixo, a carga da área esquerda tem uma espessura de 3 milímetros, e a carga da área direita tem uma espessura de 300 milímetros:
Conforme discutido, pode-se ver que a carga da área esquerda, com menor espessura, tem bastante carga ao longo da extensão do membro. A carga da área direita, com uma espessura maior tem a maior parte da carga nos cantos.
Para discussão das forças de elevação nos cantos, veja a seção sobre “impacto da rigidez torcional da placa na distribuição de carga”.
Entradas Avançadas
Expandir a configuração avançada revelará as seguintes propriedades de entrada adicionais:
- Rigidez torcional da placa – Sim/Não
- Se a placa no submodelo de placa FE deve ter rigidez à torção
- Rotação do eixo da placa – ângulo em graus
- A rotação dos eixos da placa no submodelo da placa FE
- Número de segmentos
- O número de segmentos usados para dividir os membros, afetando o tamanho da malha
Rigidez torcional da placa
A rigidez torcional da placa no submodelo placa FE pode ser habilitada ou desabilitada usando esta opção. Se “Não” for selecionado, os seguintes fatores de redução são aplicados à placa no submodelo de placa FE:
Impacto da rigidez torcional da placa na distribuição de carga
A rigidez torcional da placa afeta a distribuição das cargas, em particular, elimina as forças invertidas nos cantos da placa. Na imagem a seguir, cargas de área são aplicadas a 2 4×4 m quadrados.
A carga de área à esquerda tem rigidez torcional da placa, a área de carga à direita não possui rigidez torcional da placa.
Pode-se ver que a distribuição de carga é diferente – em particular, não há força ascendente nos cantos da área de carga à direita, que não tem rigidez torcional.
Embora menos preciso em teoria, isso leva a uma distribuição que é mais semelhante às distribuições bidirecionais dos livros didáticos, o que pode ser preferível para alguns usuários.
Rotação do eixo da placa
Por padrão, o sistema de eixos da placa no submodelo FE é definido de forma que o eixo X se alinhe com o primeiro 2 nós inseridos no Cargas Distribuídas Normais e cargas distribuídas equivalentes são diferenciadas por suas cores vermelha e verde campo.
O eixo da placa pode ser modificado no menu esquerdo e é mostrado quando a carga da área é selecionada:
O alinhamento do eixo da placa afeta a distribuição das cargas das seguintes maneiras:
- As cargas são distribuídas em direção às barras ao longo da linha dos eixos devido à rigidez à flexão da placa
- As cargas são distribuídas em direção às barras afastadas da linha dos eixos devido à rigidez torcional da placa
- Por isso, onde a rigidez torcional é omitida (veja a seção acima), a rotação do eixo da placa tem um efeito maior na distribuição da carga
Número de segmentos
O número de segmentos é usado para determinar o tamanho da malha, dividindo o comprimento mais curto do membro pelo número de segmentos.
Um maior número de segmentos proporciona uma malha mais fina, é mais lento para distribuir, e fornece mais cargas pontuais na distribuição resultante.
Um número menor de segmentos resulta em uma malha mais grosseira, distribuirá mais rápido, e fornece menos cargas pontuais resultantes.
Por exemplo, na imagem a seguir, o quadrado à esquerda está usando 10 segmentos, e o quadrado à direita está usando 20 segmentos:
Se a distribuição não parecer satisfatória, tente aumentar o número de segmentos para obter uma distribuição mais precisa.
Se a distribuição estiver demorando muito, tente reduzir o número de segmentos para que o modelo seja resolvido mais rapidamente.
Abrindo o submodelo para visualizar o submodelo FE da placa
Depois que uma carga de área do modelo de placa FE for distribuída, o submodelo de placa utilizado para realizar a distribuição pode ser inspecionado através do botão na parte inferior do menu esquerdo, quando a carga da área é selecionada:
Clicar no botão abrirá o Submodelo Placa FE em outra janela.
Avisos e problemas comuns
Ao distribuir as cargas, você pode ver erros ou avisos. Alguns problemas comuns estão listados abaixo.
Grande erro de deslocamento
Você pode ver o seguinte erro ao tentar distribuir cargas de área da Placa FE:
Isso ocorre porque a placa é muito flexível, e o solucionador não consegue resolver o modelo.
Tente algumas ou todas as opções a seguir para resolver o erro:
- use a thicker plate
- use um material de placa mais rígido
- enable plate torsion
Aviso de grande deslocamento
Um aviso semelhante sobre deslocamento pode ser exibido:
Nesse caso, a placa é muito flexível e um grande deslocamento foi observado, mas o solucionador ainda conseguiu resolver o modelo.
Você pode optar por ignorar este aviso, ou tente algumas ou todas as opções a seguir para resolvê-lo:
- use a thicker plate
- use um material de placa mais rígido
- enable plate torsion
Aviso de seção faltando
Você poderá ver o seguinte aviso ao tentar distribuir cargas de área da Placa FE:
Este aviso ocorre porque a secção referenciada por uma das barras que delimita a carga de área não existe no modelo 3D estrutural principal. Nesse caso, uma seção padrão (100 mm x 100 milímetros, ou 4 em x 4 no) será usado no submodelo de carga de área da Placa FE.
Certifique-se de que a seção referenciada tenha sido escolhida na parte Seções do S3D para resolver este aviso.
Aviso de reação no avião
Você poderá ver o seguinte aviso ao tentar distribuir cargas de área da Placa FE:
Normalmente, uma vez que a carga da área é perpendicular à área à qual é aplicada, todas as reações no submodelo de carga de área são perpendiculares à placa do submodelo.
Este aviso indica que foram encontradas reações no plano da placa. Isto também significa que existem forças de cisalhamento na barra no plano da placa.
Essas forças no plano são ignoradas, e apenas as forças de cisalhamento e reações perpendiculares à placa são retornadas como cargas pontuais equivalentes.
Isto ocorre porque os eixos principais das barras que limitam a carga de área não estão alinhados com o eixo normal da carga de área. Isso geralmente acontece porque:
- Os membros delimitadores usaram seções assimétricas, por exemplo. Formas em L
- Os membros delimitadores usam seções simétricas, mas tem uma rotação que não é um múltiplo de 90 graus
Para resolver este aviso, garantir que as duas condições acima não estejam ocorrendo.
Alternativamente, você pode optar por abrir o submodelo e inspecionar o padrão de forças de cisalhamento e reações, para determinar se estes são significativos.
Resumo
As cargas de área da placa FE oferecem uma maneira de distribuir cargas em áreas com formatos complexos, enquanto simula o comportamento das placas.
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