Jak modelovat ortotropní chování desek ve SCIA Engineer?

V praxi se můžete setkat se situací, kdy je třeba desku (či stěnu) navrhnout s různými charakteristikami (tuhostmi) v podélném a příčném směru. Rozdílné chování v jednotlivých směrech může vyplývat z geometrie (např. deska s žebry) nebo z fyzikálních předpokladů pro danou situaci, např. při stanovení deformací desky s trhlinami nebo pro vyloučení ztužujícího efektu v horizontálním směru u svislých prvků (např. zděná stěna).
Kdykoli potřebujete konečně-prvkový model takovýmto způsobem upravit, můžete ve SCIA Engineer použít ortotropní vlastnosti. Ortotropii lze ve SCIA Engineer zavést třemi způsoby.

  1. Ortotropie jako vlastnost 2D dílce

Ortotropie jako vlastnost 2D dílce.

  1. Modifikátor vlastností zapnete v Datech o projektu a záložka Funkcionalita:

Modifikátor vlastností.

V servisu konstrukce najdete modifikátory vlastností, viz obr. níže.

Modifikátory vlastností v servisu konstrukce.

  1. Modifikátory modelu zapnete v Datech o projektu a záložka Funkcionalita:

Modifikátory modelu v datech o projektu.

V hlavním stromu najdete Modifikátory modelu:

Modifikátory modelu v hlavním stromu.

Modifikátory modelu vložíte na vybrané části konstrukce a vložíte je do modifikačních skupin.

Modifikační skupiny.

Modifikační skupinu přiřadíte zatěžovacímu stavu, který má být modifikován.

Přiřazená modifikační skupina.

Rozdíl je v datech, která je třeba definovat. V případě ortotropie se tuhost definuje přímo, zatímco u modifikátoru vlastností se zadává součinitel, kterým se izotropní tuhost násobí.
Modifikátor vlastností je flexibilnější, protože nezávisí přímo na vlastnostech modifikované části. Pokud potřebujete zadat jednoose namáhanou desku, pak použijete stejnou hodnotu modifikátoru pro desku tlustou 20 cm i 30 cm. Při použití ortotropních vlastností musíte zadat samostatně vlastnosti pro každou z desek (20 i 30 cm).


Na druhou stranu, i ortotropie má své výhody. Lze ji parametrizovat a program také nabízí několik generátorů, které Vám pomohou s jejím zadáním.
Je však důležité porozumět jednotlivým parametrům ortotropie (viz doporučené další materiály uvedené na konci článku). Tuhost se definuje parametry, jejichž označení začíná písmenem „D“ nebo „d“.

Zadání parametrů ortotropie udělaté v následujím dialogu:

Parametry ortotropie.

Parametry „D“ a „d“ může program přímo spočítat dle typu ortotropie, viz obr. níže:

Typ ortotropie.

Modifikátor vlastností vyžaduje zadání parametrů podle následujícho obrázku:

Parametry tuhosti.

Parametry „D“ reprezentují deskové tuhosti. Parametry „d“ reprezentují membránové tuhosti.
Směr je odvozen ze směru lokálního souřadného systému.

D11: Ohybová tuhost ve směru x
D22: Ohybová tuhost ve směru y
D12: Kontrakční tuhost

D33: Torzní tuhost

D44: Smyková tuhost ve směru x
D55: Smyková tuhost ve směru y

d11: Normálová membránová tuhost ve směru x
d22: Normálová membránová tuhost ve směru y
d12: Smíšená tuhost
d33: Smyková tuhost

Parametry tuhosti.

V případě jednoduché izotropní desky jsou tuhosti vyjádřeny následujícími rovnicemi:

Parametry tuhosti izotropní desky.

 

Více informací naleznete v nápovědě ke SCIA Engineer: