Projektowanie konstrukcji stalowych wg wytycznych normowych w programie Midas NFX

Wprowadzenie: Program Midas NFX stanowi kompleksowe rozwiązanie analityczne dla optymalnego projektowania w wielu branżach. Umożliwia on projektantom skuteczne przeprowadzanie różnych typów analiz strukturalnych, wymiany ciepła i płynów, wymaganych w procesie projektowania produktu.

Program umożliwia analizę, między innymi konstrukcji stalowych w odniesieniu do wytycznych normy Eurokod 3 oraz konstrukcji aluminiowych wg normy Eurokod 9. 

Możliwość definicji i wykorzystania wielu typów elementów skończonych 1D, 2D oraz 3D, dostępnych w programie, zapewnia efektywną analizę struktur zawierających różne materiały, w tym materiał izotropowy, jakim jest stal lub aluminium.

Midas NFX, znany jako program metody elementów skończonych, nie posiada zaimplementowanych narzędzi i algorytmów wymiarujących wg określonych norm i przepisów, tak jak ma to miejsce w typowych programach inżynierskich. Nie wyklucza to natomiast możliwości wykorzystania zasobów tego programu podczas analizy konstrukcji stalowych lub aluminiowych, w odniesieniu odpowiednio do wytycznych normy Eurokod 3 lub Eurokod 9.

Poniżej przedstawiono przykład praktycznego zastosowania możliwości analizy konstrukcji w programie z wykorzystaniem materiału izotropowego jakim jest stal, w odniesieniu do wytycznych normy Eurokod 3.

Tematem statycznej analizy liniowej był element konstrukcji nośnej maszyny, wykonany ze stali S235. 

Model geometryczny konstrukcji:

Rys. 1 Element konstrukcji nośnej maszyny – model geometryczny – widok 1

Rys. 2 Element konstrukcji nośnej maszyny – model geometryczny – widok 2

Definicja materiału konstrukcji – stal S235.

Rys. 3 Definicja materiału konstrukcji – widok 1

Definicja charakterystyk elementów skończonych 3D typu solid.

Rys. 4 Definicja charakterystyk elementów skończonych 3D typu solid – widok 1

Definicja siatki elementów skończonych 3D typu solid.

Rys. 5 Definicja siatki elementów skończonych 3D typu solid – widok 1

Model numeryczny konstrukcji.

Rys. 6 Element konstrukcji nośnej maszyny – model numeryczny – widok 1

Rys. 7 Element konstrukcji nośnej maszyny – model numeryczny – widok 2

Warunki podparcia konstrukcji.

Rys. 8 Warunki podparcia konstrukcji – widok 1

Warunki obciążenia konstrukcji.

Rys. 9 Warunki obciążenia konstrukcji – widok 1

Wyniki statycznej analizy liniowej elementu konstrukcji nośnej maszyny, wykonanego ze stali S235.

Rys. 10 Deformacja elementu konstrukcji nośnej maszyny [mm] – widok 1

Rys. 11 Deformacja elementu konstrukcji nośnej maszyny [mm] – widok 2

Rys. 12 Naprężenia wg hipotezy HMH elementu konstrukcji nośnej maszyny [MPa] – widok 1

Rys. 13 Naprężenia wg hipotezy HMH elementu konstrukcji nośnej maszyny [MPa] – widok 2

Rys. 14 Naprężenia powyżej granicy plastyczności stali S235 wg hipotezy HMH elementu konstrukcji nośnej maszyny [MPa] – widok 1

Rys. 15 Naprężenia powyżej granicy plastyczności stali S235 wg hipotezy HMH elementu konstrukcji nośnej maszyny [MPa] – widok 2

Rys. 16 Współczynnik wytężenia elementu konstrukcji nośnej maszyny [-] – widok 1

Rys. 17 Współczynnik wytężenia elementu konstrukcji nośnej maszyny [-] – widok 2

Wnioski: Reasumując, program Midas NFX pozwala w prosty sposób zaimplementować niezbędne charakterystyki materiałowe i geometryczne konstrukcji stalowych tak, aby równocześnie łatwo i przystępnie przeprowadzić skomplikowane analizy liniowe i nieliniowe projektowanych konstrukcji dowolnej geometrii. 

Przejrzysty sposób prezentacji wyników pozwala na kompleksową ocenę zachowania się konstrukcji pod wpływem zaistniałych oddziaływań wg wytycznych normy Eurokod 3. Zakres merytoryczny zastosowania kompletnych zapisów normy Eurokod 3 w analizie konstrukcji, zależy przede wszystkim od wiedzy i umiejętności projektowych użytkownika, natomiast opisywane oprogramowanie stanowi idealne narzędzie do prowadzenia tego typu analiz metodą elementów skończonych.