Cargas compressivas e de tração alteram a capacidade de resistência à curvatura de uma estrutura. As cargas compressivas diminuem a resistência à curvatura. Este fenômeno é chamado de suavização da tensão. Por outro lado, as forças de tração aumentam a rigidez da curvatura. Este fenômeno é chamado de rigidez da tensão.
Para considerar os efeitos de carregamento no plano para a rigidez do modelo, selecione Usar efeito no plano na caixa de diálogo Estático.
Por meio da ativação de Efeito no plano, as propriedades de rigidez se tornam uma função da carga estática e da forma deformada. Uma matriz de rigidez geométrica KG (também conhecida como tensão inicial, matriz de rigidez diferencial ou matriz de coeficiente de estabilidade) é adicionada à matriz de rigidez estrutura convencional.
Os deslocamentos são calculados em relação à geometria original da estrutura, e a mudança na geometria é refletida somente na matriz de rigidez geométrica. Considera-se também que a magnitude e a direção das cargas permanecem fixas e seus pontos de aplicação se movem com a estrutura.
Como a matriz de rigidez geométrica depende dos deslocamentos, a análise estática linear é executada em duas fases. Na primeira, os deslocamentos {ui} são calculados utilizando a matriz de rigidez convencional [K]. Na segunda, a matriz de rigidez geométrica [KG(ui)] é estabelecida com base nos deslocamentos calculados, {ui}, e adicionada à matriz de rigidez convencional [K] para solucionar os novos deslocamentos, {ui+1}. O sistema de equações para análise de tensão estática linear na presença de efeitos no plano pode ser escrito como:
([K] + [KG(ui)]) {ui+1} = {F}
A matriz de rigidez geométrica KG é criada a partir de funções de mesmo formato utilizadas para formar a matriz de rigidez convencional. Ela é simétrica, mas, ao contrário da matriz de rigidez convencional, não contém termos com módulos elásticos. Ela depende da geometria do elemento, campo de deslocamento e estado de tensão. A matriz de rigidez geométrica KG é, em geral, indefinida e, portanto, não pode ser invertida.
Idealmente, os deslocamentos {ui+1} podem ser usados para calcular a nova matriz de rigidez geométrica [KG(ui+1)] e, portanto, calcular mais um conjunto de soluções {ui+2} e assim por diante. As iterações podem ser realizadas enquanto soluções sucessivas não diferirem entre si por mais do que a tolerância especificada. No Simulation, os efeitos no plano são considerados executando somente uma iteração.
Uma solução precisa para a consideração do efeito de cargas sobre a rigidez (capacidade de resistir a cargas) requer uma análise geometricamente não linear.
Se a carga no plano (compressiva) aplicada estiver por perto da carga de flambagem, as iterações podem divergir, indicando instabilidade. Tais problemas garantem o uso da análise de flambagem. Na análise de flambagem, a matriz de rigidez estrutural geral, composta de matriz de rigidez geométrica e normal, torna-se singular no que diz respeito aos modos de flambagem.