为了能够对所选建模方法进行有意义的评估,首先创建一个可以与成熟方法进行比较的模型会是非常有帮助的。
在先前的技术文章中,刚性连接端板的承载力是使用规范 EN 1993-1-8 [1] 中的公式计算的。
在这里的例子中,端板的承载力通过有限元建模方法加载,得出的承载力为 324.95 kNm。
面模型
HEB 400 梁的长度为 500mm,并且分解成面。 假定在实心螺栓头下面的端板是刚性的,那么生成一个直径为 44mm 的刚性面。 为了模拟螺栓在拉力作用下的柔性,定义为直径为 24 mm,长为 29 mm(= 端板厚度 + 垫圈厚度)。为了确保将荷载均匀的导入梁中,在加载位置使用刚性端板。
由于在端板 z 轴上的刚性支座会导致收敛问题,因此假定为 2 ∙ 108 kN/m³ 的面支座,并在不会产生变形的位置设置一个额外的线支座,梁节点或出现最大支座反力的位置满足对称条件。 两个支座的支座反力都是正的。 因为按照规范 EN 1993-1-8 [1] 进行塑性设计,要选择屈服准则为 23.5 kN/cm² 的材料模型“二维/三维各项同性塑性”。 一旦在有限元单元中达到屈曲准则,它就不能承受更多的力,并且进行应力重分布。
结果输出
可以确认手动计算的破坏准则“螺栓破坏同时翼缘屈服”。
使用非线性材料模型“二维/三维各向同性塑性”时,必须要计算处于塑性状态下单元的面积。 需要注意的是,塑性对应的是永久损伤。 有限元模型显示了太大的塑性区域。 这意味着在使用面模型进行考虑时连接是超载的。 计算出的螺栓拉力 279kN 和 288 kN 也超出了极限拉力。
通过额外建模确定了类似大小的塑性区域,其中梁、端板、螺栓和焊缝使用实体显示,力从梁到端板通过焊缝传递(=较大的荷载传导面)。