Belangrijkste kenmerken
- Niet-lineair materiaalgedrag van 2D-elementen
- Kan worden gecombineerd met andere niet-lineariteiten in SCIA Engineer
- Effectief modelleren van constructies die geen spanning overbrengen, zoals metselwerk.
- Geschikt voor complexe 3D-structuren met afschuifwanden en gebouwkernen.
- Diep inzicht in het structurele gedrag van structuren.
Deze geavanceerde module bevat wrijvingsveren, vlakken die alleen druk weerstaan en plastische analyse voor liggers en oppervlakken.
Wrijvingsveren in knoopondersteuningen
In bepaalde situaties is een reactiecomponent afhankelijk van een ander component. Dit kan worden gemodelleerd met behulp van wrijvingssteunpunten. Het horizontale component is bijvoorbeeld afhankelijk van het verticale component. Als de wrijvingskracht wordt overschreden, valt de ondersteuning weg, wat in grote vervormingen resulteert.
Wrijvingssteunpunten kunnen voor diverse soorten structuren worden gebruikt. Nagenoeg elk steunpunt dat niet star is verbonden met het oppervlak waarop het staat, is onderhevig aan wrijving.
Opmerking: wrijving kan in één of twee richtingen worden gedefinieerd. Het is niet mogelijk wrijving in alle drie richtingen te definiëren, omdat anders de "stuwkracht" niet kan worden bepaald. Als eenvoudige wrijving (X, Y, Z) in twee richtingen wordt gedefinieerd, is de optie Onafhankelijk beschikbaar. Dit geeft aan dat de wrijving in de ene richting onafhankelijk is van de wrijving in de andere richting. Samengestelde wrijving (zoals YZ of Y+Z) kan slechts in één richting worden aangegeven.
Praktijkvoorbeeld - steigerwerk
Plastische analyse voor liggers en oppervlakken
SCIA Engineer implementeert een nieuw type materiaalgedrag voor 2D-elementen (platen, wanden, schalen): plasticiteit. De plastische zone is gebaseerd op het isotropische elasto-plastische vloeicriterium (J2-plasticiteitscriterium). U kunt uit vier soorten isotropische elasto-platische materialen kiezen:
- Von Mises
- Tresca
- Drucker - Prager
- Rankine
Von Mieses- en Tresca-vloeicriteria
Het Von Mises-vloeicriterium is geschikt voor ductiele materialen in het algemeen, waaronder metalen (zoals staal en aluminium). Het komt overeen met een bilineaire spanning/rek-relatie, die onder trek en druk gelijk is. De plastische vertakking kan eventueel een helling (verhardingmodulus) hebben.
Dit is symmetrisch gedrag dat zowel onder spanning als onder druk hetzelfde werkt, met of zonder verharding in de plastische vertakking.
Het Tresca-vloeicriterium staat ook bekend als de theorie van maximale schuifspanning. Dit criterium kan ook worden gebruikt voor metaal.
Drucker - Prager- en Mohr-Coulomb-vloeicriteria
Het Drucker - Prager-vloeicriterium wordt meestal gebruikt voor beton waar zowel normale als schuifspanningen kunnen resulteren in bezwijken. Dit vloeicriterium kan ook worden gebruikt voor het modelleren van het gedrag van ponsen, korte consoles en voor het identificeren van een spantanalogie om druk- en trekschoormodellen te modelleren.
Het Mohr-Coulomb-vloeicriterium wordt vaak gebruikt om beton-, bodem- of korrelmateriaal te modelleren. Het criterium lijkt op het Tresca-criterium, met extra bepalingen voor materiaal met verschillende trek- en drukvloeisterktes.
Plastisch gedrag met andere niet-lineariteiten
Het plastische gedrag van materialen kan in SCIA Engineer worden gecombineerd met andere soorten niet-lineariteit. Zo kunnen plasticiteit, alleen-druk-steunpunten en grote verplaatsingsanalyses samen worden gebruikt. 1D-elementen met alleen spanning met plastische grenskrachten kunnen worden gebruikt om het gedrag van bouten in een verbinding te modelleren.
Een typische toepassing van algemene plasticiteit is een gedetailleerde analyse van niet-standaard staaleverbindingen, waarop vereenvoudigde methoden niet van toepassing zijn. Algemene plasticiteit kan echter worden toegepast op elke structuur die met behulp van 2D-elementen kan worden gemodelleerd.
Plasticiteit voor 1D-elementen wordt niet ondersteund. Elk ligger- of spantelement dat in het model aanwezig is, wordt beschouwd als elastisch.
Algemene plasticiteit in SCIA Engineer gebruiken
In SCIA Engineer is algemene plasticiteit een specifiek type niet-lineariteit. Nadat in het project de juiste gegevens zijn gedefinieerd, moet een niet-lineaire analyse worden uitgevoerd om het plastische gedrag van de structuur te berekenen. Zie de algemene informatie over niet-lineaire analyse in SCIA Engineer. Algemene plasticiteit is een subfunctie van de niet-lineaire analyse. Schakel in de projectinstellingen, op het tabblad Functionaliteit, de opties Niet-lineariteit en Algemene plasticiteit in.
Alleen-druk oppervlakken
Analyse van 2D-elementen die uitsluitend drukkrachten kunnen weerstaan. Dit kan onder andere worden gebruikt voor het analyseren van gemetselde wanden en bogen
Alleen-druk eindige elementen
Dit model biedt de gebruiker gedegen inzicht in het gedrag van structuren, zoals afschuifwanden of gebouwkern. Het effectief modelleren van structuren van (gewapend) beton of metselwerk in een 3D-omgeving behoort tot de mogelijkheden. Dankzij een niet-lineaire analyse kunt u elke trekspanning in de eindige betonnen of metselelementen verminderen, waardoor een systeem van alleen-druk eindige elementen ontstaat. Het model kan de interne bogen/schoren boven openingen en deuren weergeven. Ook lateien boven openingen kunnen als gescharnierde liggers eenvoudig worden gemodelleerd en opgenomen in de berekening. Wapeningen in het beton die trekkrachten kunnen weerstaan, worden gemodelleerd als interne ribben met het gebied en de stijfheid van de wapeningklasse. Met de zogenaamde strut-and-tie-methode heeft de gebruiker een complete tool voor het ontwerpen en controleren van wapeningen in wanden.
Een niet-lineaire analyse wordt uitgevoerd om de alleen-druk eindige elementen te berekenen. Met een reeks iteratiestappen wordt de stijfheid in de richting van de trekspanningen gereduceerd, waardoor de trekspanningen in de structuur als geheel wordt gereduceerd. Als de geometrie van de constructie zodanig is dat een nieuwe evenwichtstoestand in de uiterste grenstoestand wordt gevonden, zoals door interne bogen of wapening, wordt het convergentiecriterium bereikt.
Gebruik de functie om de trajecten van de voornaamste krachten of spanningen weer te geven, zodat u het gedrag van de structuur adequaat kunt controleren. De interne schoren en banden zijn duidelijk zichtbaar. De interne krachten op de wapening kan worden weergegeven als normaalkrachten in de structuur. De overige resultaten, zoals reacties en vervormingen, bieden u een beter inzicht in het gedrag van de structuur.
Deze module helpt de ingenieur bij het ontwerpen en controleren van complexe 3D-structuren met afschuifwanden en gebouwkernen. In een praktisch voorbeeld is het verschil zichtbaar tussen een lineaire elastische analyse (volgens de bruikbaarheidsgrenstoestand) en een niet-lineaire analyse met alleen-druk eindige elementen (volgens de uiterste grenstoestand).
De alleen-druk eindige 2D-elementen zijn een noodzakelijke uitbreiding voor de ingenieur die dagelijks 3D-structuren of 2D-wanden doorrekent. Deze module biedt gedegen inzicht in het structurele gedrag van de structuur. Met deze module kunt u effectief constructies van metselwerk of gewapend beton modelleren. Praktische toepassingen zijn onder andere gemetselde wanden met openingen, betonnen wanden met openingen, speciale details van beton, zoals tandvormige steunpunten van liggers.
Vereiste modules:
- sen.00
