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sens.02 - Analyse non linéaire avancée des matériaux

sens.02

Points importants

Comportement des matériaux non linéaires des éléments 2D
Possibilité de combinaison avec d'autres non-linéarités dans SCIA Engineer
Modélisation efficace de structures qui ne transfèrent pas de traction, par exemple des ouvrages de maçonnerie
Analyse adaptée à des structures 3D complexes avec murs de contreventement et noyaux de bâtiments
Analyse en profondeur du comportement structurel de structures

 

Ce module avancé contient des ressorts de frottement, des surfaces en compression seule et une analyse plastique pour les poutres et les surfaces.

Ressorts de frottement dans des appuis nodaux

Les appuis de frottement peuvent être utilisés pour modéliser le fait qu'un composant de la réaction dépend d'un autre composant. Par exemple, le composant horizontal dépend du composant vertical. Lorsque la force de frottement est dépassée, l'appui glisse ce qui entraîne des déformations importantes.

sens.02 Advanced material non-linear analysis Les appuis de frottement peuvent être utilisés pour divers types de structures. Pratiquement chaque appui qui n'est pas rigidement connecté à la surface sur laquelle il repose est soumis au frottement.

Remarque : Le frottement peut être défini dans une ou deux directions. Le frottement ne peut pas être défini dans les trois directions car dans le cas contraire il ne serait pas possible de déterminer la « force de poussée ». En cas de frottement simple (X, Y, Z) défini dans deux directions, l'option Independent (Indépendant) est disponible. Cette option indique que le frottement agissant dans une direction est indépendant de celui qui agit dans l'autre. Un frottement composé (par exemple YZ ou Y+Z) ne peut être spécifié que dans une seule direction.

Exemple d'utilisation - Échafaudages

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 Analyse plastique pour les poutres et les surfaces

SCIA Engineer met en œuvre un comportement de matériaux non linéaire pour les éléments 2D (plaques, murs, coques) : la plasticité. La zone plastique est basée sur l'état de plasticité élasto-plastique isotrope (état de plasticité J2). Il est possible de choisir entre quatre types de matériaux élasto-plastiques isotropes :

  • Von Mises
  • Tresca
  • Drucker - Prager
  • Rankine

sens.02 Advanced material non-linear analysis État de plasticité de von Mieses et Tresca

L'état de plasticité de von Mises convient aux matériaux ductiles en général, tels que les métaux (acier, aluminium, etc.). Il correspond à une relation contrainte-déformation bilinéaire, identique en termes de traction et de compression. Le palier de plastification peut présenter une pente (module d'écrouissage) ou non.

Il s'agit d'un comportement symétrique, qui agit de la même façon en traction ou en compression, avec ou sans durcissement au niveau du palier de plastification.

L'état de plasticité de Tresca est connu comme étant la théorie de contrainte de cisaillement maximale. Cet état pourrait également être utilisé pour les matériaux en métal.

État de plasticité de Drucker - Prager et Mohr-Coulomb

L'état de plasticité de Drucker - Prager est le plus souvent utilisé pour le béton où les contraintes normales et de cisaillement peuvent déterminer la rupture. Cet état de plasticité peut être utilisé pour la modélisation du comportement du poinçonnage, de la console courte et pour l'identification de l'analogie du treillis pour les modèles Bielle-Tirant.

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L'état de plasticité Mohr-Coulomb est souvent utilisé pour modéliser le béton, le sol ou les matériaux granulaires. L'état est similaire au critère de Tresca, avec des dispositions supplémentaires pour les matériaux caractérisés par des limites d'élasticité différentes à la traction et à la compression.

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Comportement plastique avec d'autres non-linéarités

Le comportement plastique des matériaux peut être combiné à d'autres types de non-linéarité dans SCIA Engineer. Par exemple, la plasticité, les appuis en compression seule et l'analyse des déplacements importants peuvent être utilisés conjointement. Les éléments 1D en traction seule avec des efforts limites plastiques peuvent servir à modéliser le comportement des boulons dans un assemblage.

Une application classique de la plasticité générale consiste à analyser de façon détaillée les assemblages acier non standard pour lesquels les méthodes simplifiées ne conviennent pas. Toutefois, cette application peut concerner toute structure pouvant être modélisée au moyen d'éléments 2D.

La plasticité n'est pas prise en charge pour les éléments 1D. Tout élément de treillis ou poutre figurant dans le modèle est considéré comme étant élastique.

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Utilisation de la plasticité générale dans SCIA Engineer

La plasticité générale est un type spécifique de non-linéarité dans SCIA Engineer. Une fois les données appropriées définies dans le projet, il est nécessaire de procéder à une analyse non linéaire pour calculer le comportement plastique de la structure. Reportez-vous aux informations générales relatives à l'analyse non linéaire dans SCIA Engineer. La plasticité générale est une sous-fonctionnalité de l'analyse non linéaire. Dans les paramètres du projet, dans l'onglet Fonctionnalité, activez Non-linéarité et Plasticité générale.

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Surfaces en compression seule

Analyse d'éléments 2D capables de résister uniquement aux forces de compression. Par exemple pour l'analyse de murs de maçonnerie et de voûtes.

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Éléments finis en compression seule

Ce modèle permet à l'utilisateur d'analyser en profondeur le comportement de structures, comme des murs de contreventement ou des noyaux de bâtiments. Il permet de modéliser efficacement des structures en béton (renforcé) ou en maçonnerie dans un environnement 3D. Grâce à une analyse non linéaire, l'utilisateur peut diminuer toutes les contraintes de traction dans les éléments finis de béton ou de maçonnerie, obtenant ainsi un système d'éléments finis en compression seule. Le modèle est capable d'afficher les voûtes ou les bielles internes situées au-dessus d'ouvertures et de portes. Il permet également de modéliser aisément les linteaux présents au-dessus des ouvertures et considérés dans le calcul comme étant des poutres articulées. Le ferraillage du béton, capable de résister aux forces de traction, est modélisé par une nervure interne présentant la surface et la rigidité de la catégorie de ferraillage. Ce modèle de type bielle et tirant offre à l'utilisateur un outil complet de conception et de contrôle du ferraillage de murs.

Une analyse non linéaire est effectuée afin de calculer avec les éléments finis en compression seule. L'utilisation d'étapes d'itération permet de diminuer la rigidité dans la direction des contraintes de traction et par conséquent de réduire efficacement les contraintes de traction dans la structure. Si la géométrie de la structure est telle qu'un nouvel état d'équilibre est obtenu à l'état limite ultime, à savoir à l'aide de voûtes ou de ferraillage internes, le critère de convergence est atteint.

La fonction d'affichage des trajectoires des principales forces ou contraintes permet à l'utilisateur de vérifier de manière adéquate le comportement de la structure. Les bielles et tirants internes sont clairement visibles. Les forces internes exercées sur le ferraillage peuvent être affichées sous la forme de forces axiales dans la structure. Les autres résultats comme les réactions et les déformations aident également l'utilisateur à avoir une vision claire du comportement de la structure.

Ce module permet aux ingénieurs de concevoir et de contrôler des structures 3D complexes avec des murs de contreventement et des noyaux de bâtiments. Un exemple pratique montre la différence entre une analyse élastique linéaire (conformément à l'état limite de service) et une analyse non linéaire utilisant des éléments finis à compression seule (conformément à l'état limite ultime).

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Les éléments finis 2D en compression seule représentent un outil de première importance pour l'ingénieur qui a besoin de calculer des structures 3D ou des murs 2D dans son travail quotidien. Ce module permet d'obtenir une vision correcte du comportement structurel de la structure. L'utilisation de ce module permet à l'utilisateur de modéliser efficacement des structures en béton renforcé ou en maçonnerie. Les applications pratiques peuvent être des murs de maçonnerie avec ouvertures, des murs de béton avec ouvertures ou des détails spéciaux en béton comme des appuis de poutres en dents de scie.

Included in Edition: 
Professional
Expert
Ultimate