Poutres
Les éléments poutres peuvent résister aux chargements de flexion, de cisaillement et de torsion. Le cadre type ci-dessous est modélisé avec des poutres pour transférer le chargement vers les supports. La modélisation de tels cadres avec des éléments barres échoue puisqu'il n'existe pas de mécanisme permettant le transfert du chargement horizontal appliqué vers les supports.
Les éléments poutres nécessitent une définition exacte de la coupe transversale afin que le programme puisse calculer les moments d'inertie, les axes neutres et les distances séparant ces derniers des fibres extrêmes. Les contraintes varient dans le plan de la coupe transversale et le long de la poutre.
Considérez une poutre 3D avec l'aire de la section (A) et le maillage associé. Les éléments de poutre sont affichés sous la forme de cylindres creux, quelle que soit la forme réelle de leur section.
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Géométrie 3D
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Maillage (chaque cylindre creux est un élément)
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La figure ci-dessous montre un petit segment le long d'une poutre soumise à des forces 2D simplifiées (force axiale P, force de cisaillement V et moment de flexion M):
En règle générale, 3 forces et 3 moments agissent sur le segment.
Contrainte axiale uniforme = P/A (similaire aux éléments de structure à barres)
Contrainte de cisaillement uniforme = V/A
Le moment de flexion M entraîne une contrainte de flexion qui varie linéairement avec la distance verticale y à partir de l'axe neutre.
Contrainte de flexion (dans la direction y) = My/I
où I représente le moment d'inertie autour de l'axe neutre.
La contrainte de flexion est maximale au niveau des fibres extrêmes. Dans cet exemple, la compression la plus importante intervient au niveau de la fibre supérieure et la tension maximale, au niveau des fibres inférieures extrêmes.
Connexions
Une connexion est identifiée aux extrémités libres des éléments mécano-soudés et à l'intersection d'au moins deux éléments mécano-soudés. Le PropertyManager Modifier les connexions fournit l'outil qui vous permettra de définir correctement vos connexions. Le programme crée un noeud au centre de la coupe transversale de chaque élément de connexion. En raison de l'ajustement et de l'utilisation de coupes transversales différentes pour des éléments différents, il se peut que les noeuds des éléments associés à une connexion ne coïncident pas. Le programme crée des éléments spéciaux près de la connexion pour assurer la simulation d'une connexion rigide à partir des propriétés géométriques et de matériaux.
Propriétés du matériau
Le module d'élasticité et le coefficient de Poisson sont toujours requis.
La densité est requise uniquement si les chargements gravitationnels sont pris en compte.
Déplacements imposés
Vous pouvez appliquer des déplacements imposés aux connexions uniquement. Il existe 6 degrés de liberté à chaque connexion. Vous pouvez appliquer les translations et les rotations prescrites (nulles ou non nulles).
Liaison
Dans une étude avec des poutres, des solides volumiques et surfaces en coque, vous pouvez créer une liaison solidaire des poutres et des articulations de poutres sur des corps volumiques et faces de coque.
Une liaison solidaire entre les éléments mécano-soudés en contact avec une surface ou une face de tôle est créée automatiquement.
Raidisseurs de poutres pour les surfaces courbes
Vous pouvez lier des poutres (droites ou courbes) qui agissent comme raidisseurs de surfaces courbes de coques ou de corps de tôlerie.
Le logiciel lie automatiquement les poutres aux surfaces courbes avec des géométries en contact ou situées à distance raisonnable. Le programme utilise des tailles d'éléments poutres compatibles avec les tailles de maillage surfacique. La fonctionnalité est disponible pour les études statiques, fréquentielles et de flambage.
Chargements
Vous pouvez appliquer les chargements suivants :
Des forces et des moments concentrés aux connexions et aux points de référence.
Des chargements distribués sur toute la longueur d'une poutre.
Des chargements gravitationnels. Le programme calcule les forces gravitationnelles à partir des accélérations et des densités spécifiées.
Maillage
Les éléments de poutre et de barre sont affichés sous la forme de cylindres creux, quelle que soit la forme réelle de leur section. Un élément mécano-soudé est identifié automatiquement en tant que poutre et maillé par plusieurs éléments uniformes, de sorte que vous pouvez voir la variation de la déformée et des contraintes le long de l'élément.
Les résultats spécifiques à chaque élément sont présentés dans ses directions locales. Il n'existe aucune moyenne des contraintes pour les éléments de structure à barres et poutre. Vous pouvez afficher les contraintes axiales uniformes, de torsion et de flexion dans deux directions orthogonales (dir 1 et dir 2), ainsi que les contraintes dans le cas le plus défavorable sur les fibres extrêmes générées par l'association des contraintes axiales et de flexion.
Une section de poutre est soumise à une force axiale P et à deux moments M1 et M2, comme illustré ci-dessous. Le moment M1 est autour de l'axe dans la direction 1 et le moment M2 est autour de l'axe dans la direction 2.
Le logiciel propose les options suivantes pour l'affichage des contraintes:
Axial: Contrainte axiale uniforme = P/A
Flexion dans la direction locale 1 : Contraintes de flexion résultant de M2. Ceci est désigné par Flexion Ms/Ss dans le nom, le titre et la légende du tracé.
Flexion dans la direction locale 2 : Contrainte de flexion résultant de M1. Ceci est désigné par Flexion Mt/St dans le nom, le titre et la légende du tracé.
Cliquez ici pour plus d'informations concernant les directions des poutres.
En général, le logiciel calcule 4 valeurs de contrainte aux fibres extrêmes de chaque extrémité. Lorsque vous affichez les contraintes dans le cas le plus défavorable, le logiciel propose une seule valeur pour chaque segment de poutre. Cette valeur est la plus grande en amplitude sur les 8 valeurs calculées pour le segment de poutre. Ces valeurs sont précises pour les poutres avec des coupes transversales qui sont symétriques dans les deux directions. Elles sont conservatrices dans les autres cas.