Updated CBFEM solver voor versie 21
De solver is het hart van CBFEM. We verbeteren en verfijnen deze numerieke methode voortdurend. In versie 21 hebben we een aantal jaren van ontwikkeling voltooid op het gebied van geometrische niet-lineariteit en grote vervormingen, inclusief initiële imperfecties (GMNIA). Hierdoor konden we de Member-applicatie uit de bèta release te halen. Overal waar de beoordelingen van staven in 3D FEA-programma's niet voldoende zijn voor onze gebruikers, is Member nu volledig beschikbaar. De elementen zijn nu volledig gemodelleerd inclusief de eindverbindingen, wat gunstig is voor de ontwerper en hem bevrijdt van de noodzaak om de effecten van de eindverbindingen op het draagvermogen en het stabiliteitsverlies in te schatten. De staaf kan omgaan met de invloed van dwars- en langsverstijvers, openingen, veranderingen in de hoogte van de doorsnede, maar ook met de invloed van gekoppelde secundaire staven. Het effect van torsie en kromtrekken is bij deze methode geen probleem.
Tegelijkertijd dient de nieuwe GMNIA-methode aanzienlijk om de verbindingsmodellen in de CONNECTION-app te verfijnen. Het wordt nu gebruikt in alle holle doorsnedeverbindingen - ronde en rechthoekige kokers en buizen. Volgens normen worden buisverbindingen beoordeeld op basis van empirische formules waarvan de geldigheid beperkt is tot bepaalde geometrische voorwaarden. Of deze formules in overeenstemming zijn met de realiteit, is nogal twijfelachtig, vooral aan de randen van de geldigheidsintervallen. De verbeterde GMNIA-methode toont een zeer goede overeenstemming met de standaardformules, vooral in de middelste delen van de geldigheidsintervallen. In de marginale modellen werd het grondig gevalideerd tegen hogere wiskundige modellen (ABAQUS) en praktijk experimenten.
Elke verandering in het numerieke model brengt noodzakelijkerwijs een verandering in de resultaten met zich mee. Dit komt ook tot uiting in versie 21, en in de overgrote meerderheid van de gevallen zal het verschillen binnen enkele tienden procenten. Onze experts helpen u graag bij het toelichten van eventuele grote afwijkingen.
Bovendien resulteert de modelverbetering zich ook in een aanzienlijke versnelling van de berekening tot 30%.
GMNA solver
De solver die wordt gebruikt voor de holle doorsnede-verbindingen in IDEA StatiCa Connection en ook voor GMNIA in IDEA StatiCa Member is verbeterd. Nu bevat het een niet-lineaire formulering van niet alleen schaalelementen (die al aanwezig waren in eerdere versies) maar ook van koppelingen en beperkingen die in componenten worden gebruikt, zoals bouten of lassen.
The model of the connection is greatly improved by the insertion of a condensed superelement. This element is added behind the member end and has the same properties as the elastic shell model of the member. It is just one element but it allows any elastic deformation and stress to develop in the member ends. Because of this, the part of the member consisting of shell elements may be shorter and still even improve the model behavior.
Het model van de verbinding is sterk verbeterd door het inbrengen van een condensed superelement. Dit element wordt achter het staafuiteinde toegevoegd en heeft dezelfde eigenschappen als het elastische schaalmodel van de staaf. Het is slechts één element, maar het zorgt ervoor dat elke elastische vervorming en spanning in de uiteinden van het element kan ontstaan. Hierdoor kan het deel van de ligger dat uit schaalelementen bestaat, korter zijn en toch zelfs het modelgedrag verbeteren.
Aan de uiteinden van de staven is een 'condensed superelement' toegevoegd
Dit maakt het mogelijk het deel van het model waar schaalelementen worden gebruikt in te korten en verhoogt nog steeds de precisie van het model. De grote verbetering is dat minder elementen in het model leiden tot snellere rekentijd en snellere visualisatie van resultaten.
Doorsnede vervormt aan het einde van het schaalmodel
This is the main reason the change was made. The cross-section may deform at the ends of the model consisting of shell elements. Joints of hollow sections require relatively long members – up to 10 times cross-section diameter. By introducing the condensed superelement behind the part of the model consisting of shell elements, the calculation is much faster with the same precision.
Dit is de belangrijkste reden waarom de wijziging is gemaakt. De doorsnede kan vervormen aan de uiteinden van het model bestaande uit schaalelementen. Verbindingen van holle profielen vereisen relatief langere staven - tot 10 keer de doorsnedediameter. Door het 'condensed superelement' te introduceren achter het deel van het model dat uit schaalelementen bestaat, gaat de berekening veel sneller met dezelfde precisie.
Buigweerstand van de schaal verminderd voor holle profielen (imperfecties)
Belastingsweerstanden van holle profielverbindingen in de normen worden bepaald door de Failure Mode Method die gebruik maakt van curve-fitting modellen die zijn bepaald op basis van experimenten en geavanceerde numerieke modellen. De echte structuur bevat initiële onvolkomenheden en restspanningen, die niet worden vastgelegd door schaalmodellen in IDEA StatiCa Connection. Om een betere naleving van de resultaten van normen te bereiken, werd de invloed van restspanning en initiële onvolkomenheden geïntroduceerd in IDEA StatiCa-modellen door de buigweerstand van schalen van holle profielen met een hoge
D / (2t) -verhouding te verminderen.
Door deze gecombineerde veranderingen konden we nauw voldoen aan de resultaten van de Failure Mode Method in ontwerpnormen.
