sens.02 - Pokročilé materiálově nelineární výpočty

Tento modul obsahuje třecí pružiny, plochy působící pouze v tlaku a plastický výpočet nosníků a ploch.

Třecí pružiny v uzlových podporách

Třecí podpory modelují situaci, kdy je jedna složka reakce závislá na jiné složce. Například vodorovná složka závisí na složce svislé. Je-li třecí síla překročena, dojde k prokluzu podpory a velkým deformacím.

Třecí podpory lze využít u několika typů konstrukcí. Téměř každá podpora, která není pevně připojena k povrchu, na němž spočívá, je vystavena tření.

Poznámka: Tření je možno definovat v jednom nebo dvou směrech. Nelze zadat tření ve všech třech směrech, protože pak by nebylo možné stanovit „přítlačnou“ sílu. Je-li jednoduché tření (X, Y, Z) definováno ve dvou směrech, nabízí se volba „nezávislé“. Ta určuje, zda jsou tření v jednotlivých směrech na sobě nezávislá. Kombinované tření (např. YZ nebo Y+Z) je možné zadat pouze v jednom směru.

Příklad použití - lešení.

 Plastický výpočet prutů a ploch

• SCIA Engineer obsahuje nový typ chování materiálu pro plošné dílce (desky, stěny, skořepiny) - plasticitu. Plastická zóna je odvozena z izotropní pružno-plastické podmínky (podmínka plasticity J2). Můžete volit ze čtyř typů izotropního pružno-plastického materiálu:
• Von Mises
• Tresca
• Drucker-Prager
• Rankine

Von Miesesova a Trescova podmínka plasticity

Von Misesova podmínka je vhodná pro duktilní materiály jakými jsou např. kovy (ocel, hliník apod.). Odpovídá bilineárnímu vztahu mezi napětím a přetvořením, který je stejný pro tlačenou i taženou část pracovního diagramu. Plastická větev může být vodorovná (bez zpevnění) nebo skloněná (se zpevněním).

Jedná se o symetrické chování, shodné v tahu i v tlaku.

Trescova podmínka plasticity je známá jako teorie maximálního smykového napětí. Tuto podmínku lze také použít pro kovové materiály.

Drucker-Pragerova a Mohr-Coulombova podmínka plasticity

Drucker-Pragerova podmínka plasticity je nejčastější volbou pro beton, kde selhání určují jak normálová, tak smyková napětí. Tuto podmínku můžete použít pro modelování chování při protlačení, u krátkých konzol a pro identifikaci příhradové analogie k modelování vzpěr a táhel.

Mohr-Coulombova podmínka plasticity se často používá při modelování betonu, zeminy a granulovaných materiálů. Podmínka je podobná Trescově podmínce, ale navíc obsahuje úpravu pro materiály s různou mezí kluzu v tahu a tlaku.

Plastické chování ve spojení s dalšími nelinearitami

Plastické chování materiálu lze kombinovat s dalšími typy nelinearity dostupnými ve SCIA Engineer. Společně lze například uvažovat plasticitu, pouze tlačené podpory a velké deformace. Kombinaci plasticity a dílců působících pouze v tahu lze využít k analýze chování šroubů v ocelových přípojích.

Typickým příkladem použití obecné plasticity je podrobná analýza atypického ocelového přípoje, kdy nelze použít běžně využívané zjednodušené metody. Obecnou plasticitu lze však použít na jakoukoli konstrukci složenou z plošných dílců.

Tento plastický výpočet nelze použít u 1D dílců. Nosníky, sloupy a jiné prutové dílce v modelu jsou uvažovány jako pružné.

Použití obecné plasticity ve SCIA Engineeru

Obecná plasticita je specifickým typem nelinearity ve SCIA Engineeru. Po zadání potřebných dat v projektu se provede nelineární výpočet na určení plastického chování konstrukce. Přečtěte si prosím také obecné informace o nelineárních výpočtech ve SCIA Engineeru. Obecná plasticita je dílčí položkou ve skupině nelineárních výpočtů. Najdete ji v nastavení projektu, na záložce Funkcionalita. Je třeba zaškrtnout volby Nelinearita a Obecná plasticita.

Plochy působící pouze v tlaku

Analýzy plošných prvků, které přenášejí pouze tlakové síly. Lze ji využít např. pro výpočet zděných stěn a oblouků.

Konečné prvky přenášející pouze tlak

Tento model poskytuje velmi dobrý náhled na chování takových konstrukcí jako jsou ztužující stěny nebo jádra budov. Lze tak efektivně modelovat betonové a zděné konstrukce. S pomocí nelineární analýzy lze zredukovat tahová napětí v betonu či zdivu. Výsledkem je systém s prvky působícími pouze v tlaku. Model dokáže zobrazit vnitřní oblouky a náhradní diagonály nad otvory. Také lze dobře modelovat překlady nad otvory a ty pak ve výpočtu uvažovat jako kloubově podepřené nosníky. Výztuž v betonu schopná přenášet tahové síly se modeluje jako vnitřní žebro s plochou a tuhostí podle třídy výztuže. Použitím příhradové analogie může uživatel navrhnout a posoudit výztuž ve stěnách.

Pro výpočet prvků přenášejících pouze tlak se použije nelineární výpočet. Iteračním výpočtem se tuhost ve směru tahu redukuje a tím se efektivně snižuje tahové napětí v konstrukci. Pokud je geometrie konstrukce taková, že je nalezena rovnováha v mezním stavu únosnosti, je splněno konvergenční kritérium.

Pomocí funkcí pro zobrazení trajektorie hlavních napětí lze  správně ohodnotit chování konstrukce. Náhradní diagonály jsou zřetelně vidět. Vnitřní síly ve výztuži se zobrazí jako osové síly v konstrukci. Další výsledky jako reakce a deformace také pomáhají získat správný náhled na chování konstrukce.

Tento model pomáhá statikovi navrhnout a posoudit složitou 3D konstrukci se ztužujícími stěnami a s jádrem. Praktické příklady ukazují rozdíl mezi statickým lineárním výpočtem (podle mezního stavu použitelnosti) a nelineárním výpočtem za použití prvků přenášejících pouze tlak (podle mezního stavu únosnosti).

2D prvky přenášející pouze tah jsou nutností pro ty, kdo běžně počítají 3D konstrukce a 2D stěny. Díky tomuto modelu lze získat patřičný náhled na celkové chování konstrukce. Efektivně se s ním modelují zděné a železobetonové konstrukce. Praktickým využitím jsou výpočty zděných či betonových stěn s otvory a analýzy detailů v betonových prvcích jako např. zubová podepření nosníků.

---

Vyžadované moduly:

• sen.00