Surfaces

Les surfaces décrivent la géométrie de composants structuraux plats ou courbes dont les dimensions de surface sont considérablement plus grandes que les épaisseurs. La rigidité d’une surface résulte de son matériau et de son épaisseur. Lorsque vous générez le maillage EF, les éléments 2D sont créés sur les surfaces. Ils sont appliqués dans le centre de gravité de la surface pour le calcul.

Pour entrer une surface, vous pouvez utiliser les « Lignes de contour » existantes. Vous pouvez également utiliser l’entrée directe avec laquelle le logiciel crée automatiquement des lignes de définition.

L’onglet Général gère les paramètres de base de la surface. Si vous cochez les cases, vous pouvez ajouter d’autres onglets dans lesquels vous pouvez entrer les informations spécifiques.

Type de rigidité

Le type de rigidité contrôle la manière dont les efforts internes et les moments peuvent être absorbés et quelles propriétés sont requises pour la surface.

Différents types de rigidité peuvent être sélectionnés dans la liste.

Standard

La surface transfère les moments et les efforts de membrane. Cette approche décrit le comportement général d'un modèle surfacique homogène et isotrope. Les propriétés de rigidité de la surface ne dépendent pas des directions.

Sans épaisseur

La surface n’a pas de rigidité. Ce type doit être utilisé pour les surfaces aux contours d’un solide.

Rigide

Ce type de rigidité vous permet de modéliser des surfaces très rigides afin de modéliser un assemblage rigide entre des objets.

Membrane

La surface a une rigidité uniforme dans toutes les directions. Seules les efforts de membrane sont transférés, pas les moments.

Sans traction de membrane

Seuls les moments et efforts de membrane en compression sont transférés. Cependant, pour les efforts de membrane provoquant une traction, une rupture des éléments de surface affectés se produit (par exemple : Pression diamétrale du trou).

Transfert de charge

La surface n’a pas de rigidité. Avec ce type de rigidité, toute charge surfacique peut être appliquée aux zones qui ne sont pas remplies par des surfaces, telles que les charges de vent sur les fenêtres ou sur les barres d'une halle. La charge de cette surface est répartie sur les bords ou les objets intégrés. Si des charges de barre sont générées, la charge est convertie dans les directions globales par rapport aux longueurs réelles de barre (directions de charge X_L, Y_L, Z_L).

Les critères pour le « Transfert de charge » peuvent être définis dans un nouvel onglet.

La « Direction du transfert de charge » décrit la ou les directions dans lesquelles la charge doit être appliquée aux objets. La liste propose des options pour une distribution isotrope basée sur un calcul aux éléments finis ainsi que pour une disposition orthotrope sur les bandes de surface, qui sont utilisées pour déterminer la largeur de charge dans un ou les deux axes locaux de la surface.

Dans le cas du modèle « Isotrope | MEF », RFEM utilise un sous-modèle distinct pour déterminer la distribution de charge dans laquelle la surface est représentée par un élément de surface rigide. Tous les objets intégrés dans la surface (barres, appuis linéiques et nodaux, lignes, couplages ou nœuds connectés avec des éléments de modèle, etc.) sont remplacés par des lignes rigides ou des appuis nodaux rigides. Les réactions de ce modèle partiel sont ensuite appliquées comme charges pour le calcul 3D dans RFEM. Si certains objets ne doivent pas transférer de charge, vous pouvez le spécifier dans la section « Supprimer l’influence de » de la boîte de dialogue.

Lors du transfert de charges à l'aide de « bandes surfaciques », vous pouvez spécifier comment RFEM doit effectuer la « Distribution de charge ». Par défaut, la charge est répartie sur les objets adjacents avec une distribution variable. Toutefois, si vous souhaitez obtenir une distribution de charge constante, sélectionnez l'entrée correspondante dans la liste. La différence entre les deux options est illustrée dans l’image suivante.

Les options d'entrée pour la « Largeur de la bande » et le « Facteur d’échantillonnage » sont actives si la case Paramètres de distribution avancés est cochée dans les « Options ». Les ajustements ne sont nécessaires que pour les distributions de charge problématiques. Vous pouvez également « Définir le poids surfacique » pour considérer, par exemple, le poids propre d’un vitrage.

Dans la section « Supprimer l’influence de », vous pouvez exclure les barres, les lignes et les nœuds du transfert de charge (par exemple les contreventements). Définissez les objets individuellement ou sélectionnez un objet modèle parallèle aux barres ou aux lignes sans charge.

Lorsque les lignes de contour de la surface sont définies, les barres, les lignes et les nœuds contraints sont affichées dans la section « Objets chargés ». Si vous souhaitez une distribution de charge spécifique, cochez la case Facteur de distribution de charge dans l’onglet « Général ». Vous pouvez ensuite définir individuellement les coefficients des objets porteurs dans l’onglet Facteurs de distribution de charge.

Lors du transfert de charges via des bandes de surface, vous pouvez considérer l’« excentrement de barre » ou la « distribution de section » afin de déterminer correctement la position géométrique d’une barre ou son décalage. La case « Négliger l’équilibre des moments » est désactivée par défaut. Ceci crée le moment entre les charges surfaciques et le centre de gravité et le compare avec le moment entre les charges de barre et le centre de gravité. L’image suivante montre comment une charge linéique libre est répartie sur les barres opposées avec et sans considération de l'équilibre des moments.

Type de géométrie

Le type de géométrie décrit le concept formel d’une surface. Différents types peuvent être sélectionnés dans la liste.

Plan

Dans le cas d’une surface plane, toutes les lignes de contour se trouvent dans un même plan. Utilisez le bouton de liste de la barre d’outils pour accéder aux différentes formes de surfaces planes.

Vous pouvez définir la surface graphiquement (après avoir cliqué sur OK dans la boîte de dialogue) en traçant un rectangle, un cercle, etc. Si vous sélectionnez l’option « Sélectionner les lignes de contour », RFEM reconnaîtra automatiquement la surface dès qu’un nombre suffisant de lignes de contour sera défini.

Quadrangle

Dans sa forme de base, ce type de surface décrit une surface quadrilatérale générale. Vous pouvez utiliser des lignes droites, des arcs, des polylignes et des splines comme lignes de contour. Cela permet de modéliser des surfaces courbes.

Définissez les lignes de contour de la surface quadrangulaire dans la boîte de dialogue « Nouvelle surface ». Si une surface fermée ne peut pas être formée par quatre lignes, plus de quatre lignes sont également autorisées. Puis, dans l’onglet « Quadrangle », quatre nœuds de coin doivent être spécifiés. Ils contrôlent la manière dont la surface courbe est étendue.

NURBS

Les surfaces NURBS sont créées par quatre lignes NURBS fermées (voir le chapitre Lignes). Presque toutes les surfaces de forme libre peuvent être modélisées de cette manière.

Définissez les lignes de contour de la surface NURBS dans la boîte de dialogue « Nouvelle surface ». Les lignes NURBS formant des paires opposées doivent avoir le même nombre de points de contrôle afin que l'ordre de ces lignes NURBS soit « compatible ». Dans l’onglet « NURBS », vous pouvez ensuite définir la forme de la surface à l'aide des « Poids du point de contrôle ». Les coordonnées du point de contrôle sélectionné doivent être entrées dans la section « Coordonnées - Point de contrôle ».

Coupé

Lorsque des surfaces s’interpénètrent, vous pouvez créer rapidement l’intersection : Sélectionnez les surfaces, puis ouvrez le menu contextuel. Différentes options sont disponibles.

Avec l’option « Créer une intersection », seule la ligne d’intersection est générée. Si vous sélectionnez l'une des options « Diviser par intersection », RFEM crée des surfaces partielles et leur assigne le type « Coupé ». Vous pouvez ensuite supprimer des composants, par exemple si vous souhaitez supprimer des surfaces saillantes.

Révolution

Une surface de révolution est générée lorsqu’une ligne existante est pivotée autour d’un axe. RFEM crée la surface à partir des nœuds de début et de fin ainsi que des points de définition de révolution de la ligne. De nouvelles lignes sont générées dans ce processus.

Dans l’onglet « Révolution », définissez la ligne de contour de la surface à faire pivoter. Entrez l’angle de rotation α. Vous pouvez définir graphiquement les points de l’axe de rotation à l’aide des coordonnées ou du bouton .

Tuyau

Une surface de type tuyau est générée lorsque la ligne centrale du tuyau est pivotée d’un certain rayon autour de l’axe. De nouvelles lignes sont générées dans ce processus : deux cercles et une polyligne parallèle à l’axe du tuyau.

Définissez le rayon du tuyau dans l’onglet « Tuyau ». Cette valeur décrit la distance entre l’axe du tuyau et le centre de la surface. Entrez le numéro de la ligne centrale ou sélectionnez graphiquement l’axe du tuyau à l’aide du bouton .

Si la section du tuyau est conique, cochez la case « Rayon différent à l’extrémité » et entrez la valeur correspondante.

Épaisseur avec matériau

Sélectionnez le type approprié dans la liste des épaisseurs disponibles ou définissez une nouvelle épaisseur (voir le chapitre Épaisseurs).

Matériau d’épaisseur

Le matériau d’épaisseur définie dans la section de la boîte de dialogue ci-dessus est prédéfini. Si nécessaire, vous pouvez sélectionner un matériau différent dans la liste des matériaux déjà créés ou en définir un nouveau (voir le chapitre Matériaux). Le matériau est ensuite assigné au type d’épaisseur.

Articulations

Une articulation peut être utilisée pour contrôler le transfert des efforts internes et des moments le long d’une ligne de surface (voir le chapitre Articulations linéiques). Après avoir coché la case, vous pouvez définir le type d’articulation dans l’onglet « Articulations ».

Appui

Si la surface a des fondations élastiques, vous pouvez sélectionner un appui surfacique dans l'onglet « Appuis » ou en définir un nouveau (voir le chapitre Appuis surfaciques).

Libérations

Pour dissocier le modèle de la surface, vous pouvez sélectionner ou redéfinir une libération surfacique dans l’onglet « Libération » (voir le chapitre Libérations surfaciques).

Excentrement

Un excentrement peut être utilisé pour modéliser un décalage de hauteur pour l’ensemble de la surface (voir le chapitre Excentrements de surface). Vous pouvez définir le type de décalage dans l’onglet « Excentrement ».

Facteur de distribution de charge

Pour une surface de type Transfert de charge, il est possible de définir des coefficients de distribution pour les objets de transfert de charge. Si vous cochez la case, vous pouvez assigner ces facteurs individuellement dans un nouvel onglet.

Les objets chargés de la surface de transfert de charge sont prédéfinis sur une ligne. Le facteur 1,00 est assigné à chaque objet, de sorte que tous les objets contribuent de manière égale au transfert de charge. Si vous souhaitez une distribution spécifique, cliquez sur la ligne libre suivante et sélectionnez la ligne ou la barre. Assignez ensuite le « Coefficient de distribution » adapté.

Raffinement du maillage

La taille du maillage EF peut être ajustée à la géométrie de la surface (voir le chapitre Raffinements de maillage surfacique). Elle est donc indépendante des paramètres généraux du maillage. L’onglet « Raffinement de maillage » permet sélectionner un raffinement de maillage surfacique ou en définir un nouveau.

Axes spécifiques

Chaque surface a un système de coordonnées local. Il est généralement aligné parallèlement aux axes globaux. Cependant, le système de coordonnées peut également être défini par l’utilisateur, séparément pour l’entrée et la sortie.

Axes pour les entrées

L’orientation des axes pour les entrées est importante pour les propriétés orthotropes et de fondation ou l’effet d’une charge surfacique, par exemple.

La liste de la section « Catégorie » offre différentes options pour ajuster la position de l’axe :

• Rotation angulaire : Rotation des axes de surface xy autour de l'axe z avec un angle α
• Axe parallèle aux lignes : Alignement de l’axe x ou y avec une ligne
• Axe en direction du point : Alignement de l’axe x ou y avec le point d’intersection d’une ligne et d’une surface
• Axe parallèle au système de coordonnées : Alignement des axes avec un système de coordonnées défini par l’utilisateur

Le bouton permet de déterminer les objets de référence graphiquement.

La case « Inverser l’axe z local » vous permet d’orienter les axes z et y dans la direction opposée.

Axes pour les résultats

Actuellement, l’orientation des axes pour les résultats n’est possible que pour un paramètre « Identique aux axes pour les entrées ».

Grille pour les résultats

Chaque surface est couverte par une grille qui est utilisée pour les résultats dans les tableaux. Elle permet d'afficher les résultats dans des points de résultat équidistants et ajustables, indépendamment du maillage EF.

Le paramètre par défaut est une grille de surface cartésienne avec des distances régulières de 0,5 m entre les points de grille dans les deux directions. Si nécessaire, vous pouvez ajuster les « Distances de grille » dans les directions x (b) et y (h), appliquer une « Rotation de la grille » ou modifier l'« Origine de la grille ». Pour les surfaces circulaires, le type de grille « Polaire » constitue une alternative pour la sortie des résultats numériques.

Si la case « Adapter automatiquement » est cochée dans les « Options », les points de grille seront adaptés à la nouvelle géométrie lors du changement de surface.

Dans la section « Points », vous pouvez vérifier les coordonnées des points de grille générés. Les modifications dans le tableau ne sont pas possibles.

Objets intégrés

En règle générale, RFEM détecte automatiquement tous les objets situés dans une surface, mais ne sont pas utilisés pour la définition de la surface.

Les numéros des nœuds, des lignes et des ouvertures relatifs aux surfaces sont précisés dans la section « Objets intégrés dans la surface ».

Si un objet n’est pas reconnu, vous devez l’intégrer manuellement : Désactivez la Détection automatique d’objets. Les champs de saisie de la section « Objets intégrés dans la surface » deviennent alors accessibles. Ajoutez le numéro d’objet manquant ou utilisez le bouton , pour déterminer l’objet graphiquement.

Désactiver pour le calcul

La case à cocher vous permet de ne pas considérer la surface dans le calcul, par exemple pour simuler des phases de construction ou pour analyser différentes options de modélisation. Dans ce cas, la rigidité, les conditions aux limites et les charges surfaciques ne sont pas appliquées.

Informations | Solution analytique

Cette section s’affiche une fois que vous avez défini les lignes de contour de la surface. Elle offre un aperçu des propriétés importantes de la surface telles que l’aire, le volume et la masse ainsi que la position du centre de gravité et l'orientation de la surface. Les ouvertures sont considérées en conséquence.