Para obtener una evaluación significativa del enfoque de modelado seleccionado, puede ser muy útil crear primero un modelo que se pueda comparar con los métodos probados.
En un artículo anterior, se calculó la resistencia de cálculo de una conexión de chapa frontal rígida con la fórmula según EN 1993-1-8 [1].
En este ejemplo, la resistencia de cálculo de la chapa frontal debe cargarse con la resistencia de cálculo determinada de 324,95 kNm por medio de un planteamiento de modelado del método de los elementos finitos (MEF).
modelo de superficies
La viga HEB 400 se introdujo con una longitud de 500 mm y se dividió en superficies. Suponiendo que la chapa frontal tiene un comportamiento rígido bajo las cabezas de los pernos sólidos, se generó una superficie rígida con un diámetro de arandela de 44 mm. Para simular la elasticidad de los pernos bajo tensión de tracción, se definieron con un diámetro de 24 mm y una longitud de 29 mm (= espesor de la chapa frontal + espesor de la arandela). Para garantizar que la carga se introduzca por igual en la viga, se utilizó una chapa frontal rígida en la ubicación de aplicación de la carga.
Dado que un apoyo rígido en el eje z de la chapa frontal puede conducir a problemas de convergencia, se supuso una cimentación superficial con 2 ∙ 108 kN/m³, y se proporcionó un apoyo en línea adicional en las posiciones donde no se puede producir ninguna deformación debido a la condiciones de simetría de una unión de viga o donde se esperan los mayores esfuerzos en los apoyos. Se prevé que ambos apoyos fallen si la reacción del apoyo es positiva. Dado que EN 1993-1-8 [1] realiza un cálculo plástico, se seleccionó el modelo de material "Isótropo plástico 2D/3D" con el criterio de fluencia 23,5 kN/cm². Tan pronto como se alcance el criterio de fluencia en el elemento de elementos finitos, éste no puede absorber más esfuerzos y tiene lugar una redistribución de tensiones.
Resultados
El criterio de fallo "Fallo del tornillo con fluencia del ala" del cálculo manual puede validarse.
Cuando se utiliza el modelo de material no lineal "Isótropo plástico 2D/3D", se debe evaluar el área de los elementos en el estado plástico. Hay que tener en cuenta que los elementos plastificados corresponden a un daño permanente. El modelo por el MEF muestra áreas plásticas que son demasiado grandes. Esto significa que la unión está sobrecargada al considerarla utilizando un modelo de superficies. El esfuerzo de tracción del perno determinado con 279 y 288 kN también supera el esfuerzo de tracción límite admisible.
Las áreas plásticas de tamaño similar se determinaron con un modelado adicional, donde la viga, la placa frontal, los pernos y las soldaduras se han representado con sólidos y la introducción de la fuerza desde la viga hasta la placa frontal tiene lugar a través de las soldaduras (= superficie de carga más grande).