4.5 Solides

Dans RFEM, les objets 3D sont décrits par des solides. Lorsque vous générez le maillage EF, des éléments 3D sont créés. Vous pouvez également utiliser les solides pour modéliser les propriétés orthotropes ou les problèmes de contact entre les surfaces. De plus, les solides peuvent avoir des propriétés de gaz.

En général, les surfaces de contour des solides sont définies avec un type de rigidité Nul (voir le Chapitre 4.4). Néanmoins, dans le cas d'un solide de contact entre deux surfaces, les deux surfaces de contact doivent être caractérisées par une rigidité.

Dans la fenêtre graphique, les solides peuvent être créés rapidement à partir des surfaces. Les fonctions de génération correspondantes sont décrites dans les Chapitres 11.7.1.3 et 11.7.1.4.

La vérifications du béton armé n'est actuellement pas disponible pour les solides.

Dans le tableau, tout comme dans la liste disponible dans la boîte de dialogue, vous pouvez sélectionner plusieurs types de rigidité pour modéliser les structures les plus proches de la réalité. Chaque type a sa propre couleur, qui peut être utilisée dans le modèle afin de distinguer les solides. Les couleurs sont contrôlées dans le navigateur Afficher avec l'option Couleurs dans le graphique selon (voir le Chapitre 11.1.9).

Le modèle standard est représenté par un objet 3D avec les propriétés de solide propres à un matériau homogène et isotrope. Les surfaces de contour doivent ainsi être définies par le type de rigidité Aucune.

Si le solide a des propriétés orthotropes , les rigidités dépendent aussi des caractéristiques de matériau. Définissez les rigidités élastiques du modèle de matériau tri-dimensionnel dans la boîte de dialogue Modèle de matériau - Orthotrope élastique 3D (voir la Figure 4.49).

À l'aide de cette option, vous pouvez modéliser les solides avec les propriétés d'un gaz idéal (par exemple un réservoir, un château gonflable ou encore du verre isolant). Les paramètres de gaz doivent être définis dans un onglet séparé de la boîte de dialogue (voir la Figure 4.84).

Le type de solide Contact est approprié pour la modélisation des propriétés de contact entre deux surfaces. Les paramètres doivent être définis dans un onglet séparé de la boîte de dialogue (voir la Figure 4.83).

Aucun solide nul et aucune de ses charges ne seront considérés pour le calcul. Les solides nuls sont utilisés pour analyser, par exemple, les modifications dans le comportement structurel du modèle si un solide n'est pas efficace. La suppression du solide n'est pas nécessaire, le chargement est également conservé.

Un solide est défini par des surfaces fermant complètement un espace donné. Vous pouvez insérer les numéros des surfaces dans la zone de texte ou sélectionner les surfaces dans le graphique à l'aide du bouton .

Si toutes les surfaces de contour sont déjà définies dans la boîte de dialogue Nouveau solide, vous pouvez voir un aperçu du solide à l'aide du bouton [Afficher la figure ou le rendu].

Vous pouvez choisir une entrée de la liste de matériaux déjà créée. Les couleurs de matériau facilitent l'assignation.

Dans la boîte de dialogue Nouveau solide, vous pouvez voir trois boutons au-dessous de la liste. Les boutons permettent d'accéder à la bibliothèque de matériaux ou de créer et modifier les matériaux.

Pour plus d'informations détaillées sur les matériaux, veuillez consulter le Chapitre 4.3.

Lorsque vous créez une intersection de solides, vous verrez cette colonne affichée dans le tableau.

En plus des surfaces, vous pouvez générer des intersections pour les solides. RFEM détermine les lignes d'intersection des solides et crée des objets de solide 3D comme une union, une coupe ou un simple ensemble d'intersection. Ainsi, un nouveau solide est généré à partir des deux objets d'origine.

La détermination de l'intersection des solides prend du temps et est difficile à calculer. Lorsque vous modifiez le modèle, il est nécessaire de calculer à nouveau la géométrie.

Vous pouvez rapidement créer les intersections des solides dans la fenêtre graphique. Sélectionnez deux solides en dessinant une fenêtre de sélection à travers des objets ou utilisez la sélection multiple en tenant la touche [Ctrl] appuyée. Puis, faites un clic-droit sur l'un des solides pour ouvrir son menu contextuel où vous sélectionnez l'entrée correspondante Solide → Nouveau solide composite.

La boîte de dialogue Nouveau solide s'ouvre. À l'aide des paramètres dans l'onglet Solides composites, vous précisez comment les deux solides sont combinés.

Les numéros des deux solides sélectionnés sont insérés dans les zones de texte. Utilisez la liste ou pour modifier les entrées.

Vous avez trois possibilités pour combiner les solides dans un nouvel objet :

• Unité : les solides A et B fusionnent dans une seule unité.

• Soustraction : le solide B est retiré du solide A.

• Intersection : RFEM détermine la zone partagée par les solides A et B.

Le graphique de droite démontre le principe de combinaison des solides. Le bouton [Afficher la figure ou le rendu] permet de naviguer entre le schéma et l'affichage du modèle.

Dans la section Option, vous décidez comment les parties coupées sont affichées dans la fenêtre graphique. Lorsque vous soustrayez les solides à l'aide de l'option comme un trou, vous pouvez modéliser des trous forés, par exemple.

Cliquez sur [OK] pour créer le solide combiné. Les intersections des surfaces sont alors générées (voir le Chapitre 4.22) avec les composants de surface actifs ou inactifs (voir le Chapitre 4.4). En même temps, RFEM définit les solides d'origine de type Nul.

La colonne de tableau affiche le volume de chaque solide.

Le poids de chaque solide est indiqué dans l'avant-dernière colonne. Il est déterminé à partir du volume et du poids spécifique du matériau.

Cet onglet est disponible si vous sélectionnez le type de solide Gaz dans l'onglet Général.

Dans cet onglet, vous devez définir les paramètres de pression de gaz p_p et de température T_p.

Vous pouvez modéliser un vide à l'aide des valeurs p_p entre 0 et 1 bar. Différentes valeurs de pression sous vide sont décrites sur https://fr.wikipedia.org/wiki/Vide_(physique).

L'article suivant de notre base de connaissance contient des informations essentielles sur la modélisation d'un gaz idéal :
Gaz parfait et calcul de structure

Cet onglet est disponible si vous sélectionnez le type de solide Contact dans l'onglet Général.

Pour la définition des contraintes de contact, considérons que :

• Les deux surfaces de contact doivent être disposées parallèles et créées identiques. Nous recommandons de créer la deuxième surface de contact par un copier-coller.
• Chaque surface latérale de connexion entre les surfaces de contact doit être créée comme une surface simple composée de quatre lignes de contour. La division d'une surface de contact, par exemple en deux composants de surface à mi-hauteur, n'est pas permise.
• Lorsque vous modélisez des surfaces de contact courbes, divisez le solide de contact en plusieurs parties individuelles.
• RFEM génère des éléments en 3D non divisés (des « poteaux » parallèles) entre les éléments finis des surfaces de contact, créant ainsi une connexion directe. La division EF de la surface doit ainsi être ajustée à l'espacement des surfaces de contact.
• Les solides polygonaux sont préférables aux solides triangulaires.

RFEM essaie de trouver les surfaces de contact automatiquement. Dans la section Contact entre deux surfaces, vous pouvez modifier la Surface A par la liste ou par une sélection graphique. RFEM insère automatiquement la Surface B comme une surface de solide parallèle à la première surface.

Dans la section Contact perpendiculaire aux surfaces, vous pouvez sélectionner parmi trois options :

• Transfert de tous les efforts
• Échec sous compression
• Échec sous traction

Les critères de rupture Non efficacité en compression et Non efficacité en traction sont pris en compte dans le calcul par les déformations des nœuds du maillage EF du solide.

Le Contact parallèle aux surfaces peut être défini indépendamment des propriétés de contact agissant perpendiculairement aux deux surfaces de contact.

Les critères de contact parallèles aux surfaces sont définis de la manière suivante :

Tableau 4.2 Propriétés de contact parallèles aux surfaces de contact

Contact	Diagramme	Description
Erreur si le contact perpendiculaire aux surfaces échoue		Si le solide de contact n'est pas efficace ni en traction, ni en compression, aucun effort tranchant ne peut être transmis.
Transmissions complète de la force		Tous les efforts tranchants sont transmis.
Friction rigide		La friction rigide est immédiatement efficace. La contrainte de cisaillement dépend de la contrainte normale. Vous devez insérer le coefficient de friction μ.
Friction rigide avec limite admissible		Dès que la contrainte de cisaillement τmax maximale admissible a été atteinte, la contrainte n'est plus augmentée par déformation, mais reste constante.
Friction élastique		La friction représente un comportement élastique. L'effort tranchant augmente de manière proportionnelle à la déformation. Il n'existe pas de déformation limite. La rigidité de ressort C (qui donne la force nécessaire pour déplacer une surface de 1 m2 de 1 m) et la facteur de friction μ doivent être entrés comme paramètres.
Friction élastique avec limite		Contrairement à la friction élastique, la contrainte maximale de cisaillement ne dépend pas de la contrainte normale. Seule une contrainte de cisaillement définie peut être absorbée. La rigidité de ressort C et la contrainte de cisaillement τmax doivent être insérées comme des paramètres.
Comportement élastique du solide		Les propriétés du transfert de cisaillement élastique peuvent être décrites avec l'entrée de la rigidité du ressort C.

L'onglet Maillage EF permet de définir des exigences spécifiques pour chaque solide en ce qui concerne le maillage EF.

Cochez la case pour attribuer un Raffinement du maillage EF au solide. Vous pouvez sélectionner le type de raffinement du maillage dans la liste. La définition de la longueur EF et les raffinements du maillage pour les solides sont possibles (voir le Chapitre 4.23).

Si vous sélectionnez l'option Maillage de couche, vous pouvez définir directement le nombre de couches d'élément entre deux surfaces opposées. Vous pouvez sélectionner la Surface A de la liste ou utiliser pour la définir graphiquement. La Surface B sera insérée automatiquement. Il est ainsi possible de contrôler le nombre de couches de manière Définie.

L'article suivant donne un exemple de maillage de couche EF pour les solides :
https://www.dlubal.com/fr/support-et-formation/support/base-de-connaissance/000738

Chaque solide a un système de coordonnées local. Le système d'axe est important, par exemple, pour les propriétés orthotropes. Les contraintes et les déformations sont également rapportées au système d'axes local.

Les systèmes de coordonnées s'affichent dès que vous déplacez le pointeur à travers la surface. Vous pouvez afficher ou masquer un solide à partir de son menu contextuel.

Dans la boîte de dialogue Modifier le solide, vous pouvez ajuster le système de coordonnées de solide. Double-cliquez sur un solide pour ouvrir la boîte de dialogue. Dans l'onglet de dialogue Axes, vous pouvez modifier l'orientation des axes locaux.

Les axes locaux du solide x et y peuvent être dirigés parallèlement aux axes d'une surface de contour, d'une ligne, d'une surface ou en direction d'un système de coordonnées personnalisées (voir le chapitre 11.3.4).