Bộ giải tính toán là trung tâm của CBFEM (phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên cấu kiện).
Chúng tôi liên tục cải tiến và hoàn thiện phương pháp số này. Trong phiên bản 21, chúng tôi đã hoàn thành nhiều năm phát triển trong lĩnh vực phi tuyến hình học và biến dạng lớn, bao gồm cả khuyết tật ban đầu (GMNIA). Điều này cho phép chúng tôi chuyển ứng dụng Member từ giai đoạn thử nghiệm sang chính thức.
Bất cứ khi nào việc kiểm tra cấu kiện trong chương trình phân tích phần tử hữu hạn 3D không đủ đáp ứng nhu cầu của người dùng, Member hiện đã sẵn sàng cho họ sử dụng. Các cấu kiện được mô hình hóa hoàn chỉnh bao gồm cả các liên kết đầu, điều này có lợi cho người thiết kế và giải phóng họ khỏi sự cần thiết phải ước tính ảnh hưởng của liên kết đầu đến khả năng chịu tải và mất ổn định. Member có thể xử lý ảnh hưởng của các sườn tăng cứng ngang và dọc, lỗ khoét, thay đổi chiều cao mặt cắt ngang, cũng như ảnh hưởng của các cấu kiện phụ được liên kết. Ảnh hưởng của xoắn và vênh không phải là vấn đề đối với phương pháp này.
Đồng thời, phương pháp GMNIA đóng vai trò quan trọng trong việc tinh chỉnh các mô hình liên kết trong ứng dụng Connection. Phương pháp này hiện được sử dụng cho tất cả các liên kết tiết diện rỗng – ống tròn và ống chữ nhật. Theo các tiêu chuẩn, các nút ống được kiểm tra theo các công thức thực nghiệm, tính hợp lệ của chúng bị giới hạn trong một số điều kiện hình học nhất định. Sự phù hợp của các công thức này với thực tế khá đáng ngờ, đặc biệt ở các vùng biên của khoảng hợp lệ. Phương pháp GMNIA được cải tiến cho thấy sự phù hợp rất tốt với các công thức tiêu chuẩn, đặc biệt ở các phần giữa của khoảng hợp lệ. Ở các vùng biên, phương pháp đã được kiểm chứng kỹ lưỡng so với các mô hình toán học bậc cao hơn (ABAQUS) và các thí nghiệm vật lý.
Mọi thay đổi trong mô hình số đều tất yếu dẫn đến thay đổi trong kết quả. Điều này cũng được phản ánh trong phiên bản 21, và trong phần lớn các trường hợp, sự khác biệt nằm trong phạm vi vài phần trăm.
Hơn nữa, việc cải tiến mô hình cũng thể hiện rõ qua việc tăng tốc đáng kể quá trình tính toán, trong khoảng lên đến 30%.
Phát hành trong IDEA StatiCa phiên bản 21.0.
Bộ giải GMNIA
Bộ giải được sử dụng cho các nút tiết diện rỗng trong IDEA StatiCa Connection và cũng cho GMNIA trong IDEA StatiCa Member đã được cải tiến. Hiện tại, bộ giải bao gồm công thức phi tuyến không chỉ cho các phần tử vỏ (đã có trong các phiên bản trước) mà còn cho các liên kết và ràng buộc được sử dụng trong các cấu kiện, chẳng hạn như bu lông hoặc mối hàn.
Mô hình liên kết được cải thiện đáng kể bằng cách chèn một siêu phần tử rút gọn. Phần tử này được thêm vào phía sau đầu cấu kiện và có các thuộc tính giống như mô hình vỏ đàn hồi của cấu kiện. Đây chỉ là một phần tử nhưng cho phép bất kỳ biến dạng đàn hồi và ứng suất nào phát triển tại các đầu cấu kiện. Nhờ đó, phần cấu kiện bao gồm các phần tử vỏ có thể ngắn hơn và vẫn cải thiện được hành vi của mô hình.
Một siêu phần tử rút gọn đã được thêm vào tại các đầu cấu kiện
Điều này cho phép rút ngắn phần mô hình sử dụng các phần tử vỏ và vẫn tăng độ chính xác của mô hình. Kết quả là số lượng phần tử trong mô hình ít hơn, dẫn đến thời gian tính toán nhanh hơn và hiển thị kết quả tốt hơn.
Biến dạng mặt cắt ngang tại đầu mô hình vỏ
Đây là lý do chính dẫn đến sự thay đổi này. Mặt cắt ngang có thể bị biến dạng tại các đầu của mô hình bao gồm các phần tử vỏ. Các nút tiết diện rỗng yêu cầu các cấu kiện tương đối dài – lên đến 10 lần đường kính mặt cắt ngang. Bằng cách đưa siêu phần tử rút gọn vào phía sau phần mô hình bao gồm các phần tử vỏ, quá trình tính toán nhanh hơn nhiều với cùng độ chính xác.
Phát hành trong IDEA StatiCa phiên bản 21.0.
Giảm khả năng chịu uốn của vỏ cho tiết diện rỗng (khuyết tật ban đầu)
Khả năng chịu tải của các nút tiết diện rỗng trong các tiêu chuẩn được xác định bằng Phương pháp Dạng Phá Hoại, sử dụng các mô hình khớp đường cong được xác định từ thí nghiệm và các mô hình số tiên tiến. Kết cấu thực tế chứa các khuyết tật ban đầu và ứng suất dư, những yếu tố này không được nắm bắt bởi các mô hình vỏ trong IDEA StatiCa Connection. Để đạt được sự phù hợp gần hơn với kết quả của các tiêu chuẩn, ảnh hưởng của ứng suất dư và khuyết tật ban đầu đã được đưa vào các mô hình IDEA StatiCa bằng cách giảm khả năng chịu uốn của vỏ tiết diện rỗng có tỷ lệ D/(2t) cao.
Những thay đổi kết hợp này cho phép chúng tôi đạt được sự phù hợp gần với kết quả của Phương pháp Dạng Phá Hoại có trong các tiêu chuẩn thiết kế.
Phát hành trong IDEA StatiCa phiên bản 21.0.
Tính toán theo bước cho GMNIA trong Member
Tham số Số bước tải trọng cho phân tích GMNIA đã được thêm vào Cài đặt dự án trong Member để cải thiện tính ổn định và an toàn trong các tính toán cấu kiện phi tuyến. Tổng tải trọng được chia thành các bước tăng dần (mặc định là 10), giảm nguy cơ bộ giải hội tụ về một nhánh ổn định không mong muốn của đường cong tải trọng – biến dạng. Phương pháp theo bước này đảm bảo quá trình tăng tải mượt mà hơn, theo dõi cân bằng chính xác hơn và dự đoán an toàn hơn về khả năng chịu tải cực hạn trong các phân tích phi tuyến hình học và vật liệu.
Phát hành trong IDEA StatiCa phiên bản 25.1.