Orthotroop gedrag bij platen in SCIA Engineer
In je dagelijks werk kom je vaak een situatie tegen waarbij de te ontwerpen plaat (of wand) verschillende kenmerken (stijfheid) heeft in de langs- en dwarsrichting. Het vertoont dus een verschillend gedrag in deze twee richtingen. Een dergelijk gedrag kan resulteren uit de geometrie (bijvoorbeeld platen met ribben) of uit fysieke aannames voor een specifieke situatie, zoals bij het bepalen van vervormingen in een gescheurde plaat of wanneer verticale elementen worden uitgesloten van een horizontaal verstijvingssysteem (bijvoorbeeld metselwerkwanden).
In SCIA Engineer maak je gebruik van de orthotrope eigenschappen bij het aanpassen van het eindige elementenmodel om een dergelijk gedrag weer te geven. Deze orthotrope eigenschappen kunnen gedefinieerd worden op drie manieren.
Orthotropie in de eigenschappen van een 2D element
Eigenschap aanpassingen
Schakel de functionaliteit 'massa- en stijfheidsfactoren' in bij de projectgegevens in de tab 'functionaliteit'.
Modelaanpassingen
Schakel de functionaliteit 'modelaanpassingen' in bij de projectgegevens in de tab 'functionaliteit'.
Je kan modelaanpassingen toepassen op zowel 1D als 2D elementen en dit linken aan een specifieke modificatiegroep.
Hierna kan je de modificatiegroep toewijzen aan de belastingsgevallen.
De verschillen
Het verschil zit in de gegevens die je invoert. In de orthotropie eigenschappen worden de stijfheden direct gedefinieerd, terwijl in de property modifiers een factor wordt gespecifieerd waarmee de isotrope stijfheden worden vermenigvuldigd.
De eigenschapaanpassingen / property modifiers is iets flexibeler omdat het niet direct afhankelijk is van de eigenschappen van het gewijzigde onderdeel. Als je een uniaxiale uitgerekte plaat wilt invoeren, kan je dat doen voor een 20 cm en 30 cm dikke plaat, gebruik makend van dezelfde waarden. De orthotrope eigenschappen vereisen dat je afzonderlijke voor elke plaat (20 cm en 30 cm) de eigenschappen definieert. De orthotropie heeft echter ook bepaalde voordelen. Je kan parameters toewijzen en het programma bevat een reeks generators die je helpen bij de invoer.
Het is belangrijk om individuele orthotrope parameters te bespreken en te begrijpen (zie de aanbevolen lectuur aan het eind van het artikel). De stijfheden zijn gedefinieerd met parameters die beginnen met een "D" of "d".
De orthotropie parameters worden ingevoerd via de volgende dialoog:
SCIA Engineer kan de parameters ook bepalen op basis van een bepaald type orthotropie:
Ook bij de modelaanpassingen of de eigenschapaanpassingen vind je dezelfde parameters terug.
De parameters die met "D" beginnen, vertegenwoordigen plaatstijfheden. De parameters die met "d" beginnen, zijn membraanstijfheden. De richting is afgeleid van de richting van het lokale coördinatensysteem.
D11: Buigstijfheid in de "x" -richting (buigen)
D22: Buigstijfheid in de "y" -richting
D12: gemengde stijfheid van D11 en D22 (transversale contractie)
D33: Torsiestijfheid
D44: Afschuif buigstijfheid in de "x" richting
D55: Afschuif buigstijfheid in de "y" -richting
d11: Normale membraanstijfheid in de "x" -richting (uitrekken)
d22: Normale membraanstijfheid in de "y" -richting
d12: gemengde stijfheid van "d11" en "d22" (transversale contractie)
d33: Afschuif membraanstijfheid
In het geval van een eenvoudige isotrope plaat kan de stijfheid worden uitgedrukt met behulp van de volgende formules:
Je vindt meer informatie over dit onderwerp in SCIA Engineer help: