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sens.03 - Analyse non linéaire géométrique avancée

sens.03

Points importants

Le câble peut être défini comme étant droit ou mou. Dans le cas des câbles mous, la forme courbée initiale est calculée pour le poids propre du câble ou pour une autre charge distribuée saisie par l'utilisateur.
Une précontrainte initiale peut être ajoutée aux propriétés du câble.
L'analyse géométrique non linéaire des câbles utilise la méthode de Newton-Raphson convenant à des calculs avec des déplacements importants.
Calcul des coques en tant qu'éléments 2D présentant une rigidité axiale à la traction.
Les non-linéarités telles que les éléments soumis uniquement à une traction/pression, les ressorts non linéaires, etc. sont prises en considération.
Les résultats incluent les facteurs de flambement de calcul (rapport entre la charge de flambement critique et la charge appliquée).
La déformation peut être affichée graphiquement.
Le mode de flambement critique peut être importé dans le calcul géométrique non linéaire en guise de déformation initiale (en combinaison avec le module géométrique non linéaire).

 

Ce module comprend des fonctionnalités avancées pour l'analyse géométrique non linéaire comme les câbles, les membranes et l'analyse de stabilité dite non linéaire.

Câbles

Un élément de câble est un élément ne présentant pratiquement pas de résistance à la flexion.

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Deux éléments de câbles peuvent être modélisés :

  • câble droit (élément précontraint)
  • câble mou.

Advanced geometric non-linear analysis Câbles droits

Dans le cas d'un câble droit, seule la force de précontrainte doit être saisie.

Remarque : Les paramètres corrects doivent être introduits dans la boîte de dialogue Configuration du projet, onglet Fonctionnalité. Il faut sélectionner les options de contrainte initiale, de non-linéarité, de non-linéarité locale de poutre et de calcul de second ordre.

Câbles mous

Advanced geometric non-linear analysis

En plus de la force de précontrainte, un paramètre supplémentaire doit être défini pour un câble mou. Le câble est soumis à une charge supplémentaire : soit (i) une charge de poids propre soit (ii) une charge générale agissant sous l'angle donné et présentant la même orientation que celle de l'axe de rotation local de l'élément 1D. Ces paramètres servent à déterminer le relâchement du câble dans une direction particulière. Tous les calculs sont effectués sur la structure « déformée ». Cela signifie que la déformation finale d'un câble est calculée à partir de cette forme « lâche » et non à partir de la forme idéale droite de l'élément 1D.

Remarque : Les paramètres corrects doivent être introduits dans la boîte de dialogue Configuration du projet, onglet Fonctionnalité. Il faut sélectionner les options de contrainte initiale, de non-linéarité et de calcul de second ordre. L'option de non-linéarité locale de poutre ne doit pas être activée (ON), car cela augmenterait inutilement le temps de calcul.

Remarque : SEULE la méthode de Newton-Raphson peut être utilisée pour ce type d'analyse. La méthode de Timoshenko NE DOIT PAS être appliquée pour l'analyse des câbles mous.

Une fois inséré dans le modèle, un élément 1D avec ce type de non-linéarité est marqué à l'aide du symbole dédié (rappelez-vous que pour afficher le symbole, les paramètres d'affichage doivent être adaptés de manière à visualiser les données du modèle).

Advanced geometric non-linear analysis Un peu de technique

Aucun élément fini spécial n'est utilisé pour ce type d'analyse. Un élément 1D standard est utilisé, avec une rigidité à la flexion très faible. Les faibles efforts tranchants qui apparaissent lors du calcul itératif sont supprimées.

Membranes

Ce module offre la possibilité d'utiliser des éléments de membrane. Les éléments de membrane sont des éléments de coque ne présentant aucune rigidité à la flexion, ni aucune rigidité à la compression axiale. Les éléments de membrane peuvent dès lors être utilisés pour modéliser des canevas, des filets, etc. soumis à une traction axiale.

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Pour obtenir des résultats réalistes, un calcul de 2nd ordre doit être exécuté avec la méthode Newton-Raphson.

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Différences au niveau des résultats entre la membrane et l'élément standard

L'application du comportement de la membrane génère des résultats différents, qu'il est facile d'illustrer par un exemple simple. Prenons une plaque rectangulaire composée d'une feuille d'acier très mince. Le côté gauche de l'illustration indique les résultats obtenus pour un élément 2D standard. Le côté droit présente ensuite les résultats des éléments de membrane.

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Remarque : Les éléments de membrane peuvent uniquement être modélisés dans un environnement XYZ général. Étant donné que la rigidité à la flexion est équivalente à zéro, aucune nervure, aucun câble précontraint, aucun paramètre orthotrope, ni aucune donnée non linéaire physique ne peuvent être introduits dans un élément de membrane. De même, aucun calcul béton ou DLTF ne peut être effectué sur ce type d'élément car il ne présente aucune rigidité à la compression axiale.

Analyse non linéaire de stabilité

Les calculs de stabilité sont utilisés pour en savoir plus sur les mécanismes de flambement d'une structure, pour calculer la longueur de flambement d'un élément à utiliser dans le contrôle selon les normes acier, pour vérifier si un calcul de second ordre est nécessaire, etc.

Ce module permet de déterminer le mode de flambement critique global et la charge de flambement des structures de portiques tout en prenant en considération les effets non linéaires. Le calcul s'effectue en deux phases. La première phase augmente la charge de façon incrémentielle jusqu'au point d'instabilité de la structure en prenant en compte les effets non linéaires. La seconde phase détermine le mode de flambement et les charges de flambement.

Si vous connaissez la charge de flambement, vous pouvez déterminer pour chaque structure si un calcul du second ordre est requis. Les normes de construction fournissent les limites pour l'utilisation de calculs du premier ordre, en termes de chargement et de charges de flambement.

Vous pouvez déduire la déformation initiale critique pour un calcul du second ordre à partir du mode de flambement global de la structure.

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Expert
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