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27.11.2019

Effets de différentes méthodes de modélisation d’appuis linéiques sur des structures en verre

Une attention particulière doit être accordée aux détails lors de la création d'un modèle aux éléments finis en raison des propriétés spéciales du matériau verre. Le verre a une très haute résistance à la compression et n'est donc généralement calculé que pour ses contraintes de traction. Sa fragilité constitue l'un des inconvénients de ce matériau. Les pics de contrainte qui surviendraient lors du calcul ne doivent pas être négligés et des mesures doivent être prises en conséquence.

Diverses options de calcul possibles dans RFEM

Les différentes possibilités de disposition des appuis permettent de générer ou d'éviter de tels pics de contrainte. Il est donc nécessaire de prêter attention à certains points et de connaître les fonctionnalités du programme lors de la définition de la composition des couches. Deux options de calcul sont alors possibles : « 2D » ou « 3D ».

La méthode de calcul « 2D » correspond à une modélisation interne de la composition des couches à l'aide de surfaces. Les vitres sont affichées à l'aide d'éléments surfaciques dans RFEM. Une épaisseur équivalente de couche est déterminée lorsque du verre feuilleté est utilisé. Si la différence de rigidité est trop grande lorsque l'on considère le couplage de cisaillement, cette théorie atteint cependant ses limites et l'option « 3D » doit être appliquée.

La composition des couches est alors modélisée et calculée sous forme d'éléments solides. Cette méthode nécessite certes beaucoup de temps mais les rigidités de chaque couche sont considérées précisément dans le calcul et certaines corrélations telles que le couple de cisaillement peuvent être déterminées. RFEM prédéfinit parfois une option de calcul qui ne peut pas être modifiée.

Sélection de la disposition de l'appui

Si le calcul est basé sur la théorie des plaques, il s'agit de la forme la plus simple pour la disposition de l'appui. Les appuis sont automatiquement attribués à la ligne du système.

Plusieurs options sont néanmoins disponibles pour le calcul selon la théorie des solides. Des appuis peuvent être définis sur chaque couche de verre, mais des moments de contrainte indésirables peuvent se produire dans la zone de ces différents appuis. Il est important de prêter attention à ce phénomène dès l'entrée des données du modèle car ce paramètre n'est pas immédiatement évident dans l'évaluation des résultats.

Comparaison des résultats et conclusion

Si l'on compare les résultats des deux calculs d'un vitrage feuilleté simple, supporté sur un bord d'une part, et sur tous les bords d'autre part, on constate que l'utilisation du système 2 est encore plus favorable que le système 1. Dies ergibt sich eben daraus, dass durch die Lagerung eine Einspannung entsteht, dem Auflager somit mehr Steifigkeit zugewiesen wird und dadurch in Feldmitte eine geringere Verformung und geringere Schnittkräfte entstehen.

Cette utilisation inférieure est néanmoins une erreur car le cadre d'une vitre ou le système de fixation d'un vitrage au cadre ne sont généralement pas conçus pour ces efforts. Cependant, les résultats montrent également que les différences dans les calculs sont très faibles et passent souvent inaperçues. Cet article a pour but d'inciter l'utilisateur à se pencher sur certains détails avant le calcul, notamment dans la construction verre, afin de concevoir son modèle le plus précisément possible dans un logiciel aux EF.


Auteur

M. Lex est responsable du développement de produits pour les structures en verre et de l'assurer de la qualité du programme RFEM. Il fournit également un support technique pour nos clients.

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