Comment analyser les problèmes de fermes dans SOLIDWORKS Simulation ?

Article de Mehdi Rezaei, CSWE mis à jour le 7 mai 2018.

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Cet article vous montrera comment modéliser et analyser les problèmes de fermes dans SOLIDWORKS Simulation. Cet article pourrait être plus utile pour les études de génie mécanique ou civil. Cependant, tout ingénieur traitant de l'analyse d'éléments structurels peut utiliser cette fonctionnalité pour gagner du temps lors de la conception ou de l'évaluation de ses structures.

Les éléments de treillis sont des éléments de poutre spéciaux qui ne peuvent résister qu'à une déformation axiale. On ne peut donc pas s'attendre à des résultats de moment, de torsion ou de contrainte de flexion lors d'une simulation avec des éléments de treillis. Les joints de cette classe de structures sont conçus de manière à ce qu'aucun moment ne se développe en eux. Seules des forces axiales sont développées dans chaque élément. La force axiale qui provoque une contrainte axiale sur l'élément est constante sur la longueur de l'élément et uniforme sur la section de l'élément. Un élément de treillis ne comporte que deux nœuds, un à chaque extrémité d'un élément. Chaque nœud possède trois degrés de liberté. Un nœud ne peut avoir des déplacements que dans trois directions orthogonales.

Remarque: Les fermes sont couramment utilisées dans des applications architecturales et structurelles telles que les ponts, les toits, les tours électriques, etc.

La contrainte axiale Sx = Force / Surface, et le déplacement axial de son nœud Ux = (Force x Longueur) / (Surface x Module d'élasticité). La rigidité élastique axiale d'un élément de ferme est définie comme k = (Aire x Module d'élasticité) / Longueur. Pour l'analyse, le module d'élasticité doit être défini dans la spécification du matériau de l'élément. Cependant, la densité n'est requise que lorsque la charge de gravité est prise en compte. Vous trouverez de plus amples informations sur les éléments de fermes dans l'aide de SOLIDWORKS.

Simuler une structure de pont avec des éléments de treillis

Les étapes de la modélisation d'une structure de pont simple sont présentées dans cette section. Tout d'abord, une esquisse 2D ou 3D est nécessaire. Pour modéliser les éléments de la structure, l'esquisse doit comporter de petites lignes partant d'une articulation et aboutissant à l'autre articulation de l'élément.

Une esquisse 2D ou 3D est nécessaire pour les modèles de fermes. De petits segments de lignes représentent les longueurs et les emplacements des éléments de la ferme.

Une esquisse 2D ou 3D est nécessaire pour les modèles de fermes. De petits segments de lignes représentent les longueurs et les emplacements des éléments de la ferme.

Ensuite, ces lignes sont utilisées pour attribuer des composants de soudure 3D. Ensuite, dans l'arbre des propriétés de la simulation, les composants seront sélectionnés et définis comme des éléments de treillis.

Les composants des soudures sont attribués à l'esquisse. Diverses tailles de section transversale peuvent être attribuées à un segment d'esquisse spécifique, selon les besoins.

L'option de traitement des angles doit être décochée pour que les joints soient calculés correctement.

Le traitement des coins ne doit pas être coché. Ce réglage permet d'éviter les coupures ou les ruptures d'angle.

Cliquez avec le bouton droit de la souris sur les éléments dans l'arbre des propriétés de la simulation et sélectionnez Modifier la définition. Comme le montre l'image suivante, sélectionnez Truss comme type d'élément, puis cliquez sur la coche verte pour mettre à jour le type d'élément.

Changement du type d'élément de la poutre par défaut à la poutrelle sous Modifier la définition des membres.

L'articulation sur le côté gauche va être fixée par des goupilles, ce qui signifie qu'elle ne pourra pas se déplacer dans les directions X et Y, mais que la rotation est autorisée. Un dispositif fixe inamovible fera l'affaire. Pour l'articulation du côté droit, un dispositif à rouleau doit être défini. Pour ce faire, utilisez l'option "Utiliser la géométrie de référence" et fixez la translation normale au plan supérieur au niveau de l'articulation droite. En outre, toutes les articulations doivent être éliminées de la translation ou de la rotation normale au plan frontal. La géométrie de référence est utilisée pour ajouter ce dispositif à toutes les articulations.

Fixation inamovible Fixe l'articulation en translation mais permet la rotation.

La dernière étape des réglages consiste à ajouter une charge verticale à un joint.

Conditions aux limites et charge appliquée

Analyser les problèmes de fermes

Forme déformée de la poutrelle

 

Résultats des contraintes de sondage pour chaque élément

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Mehdi Rezaei, CSWE

Mehdi est un expert SOLIDWORKS certifié (CSWE) et travaille près de Vancouver, en Colombie-Britannique, au Canada.