Il metodo CBFEM (Component Based Finite Element Model) consente un'analisi rapida di giunti di diverse forme e configurazioni. Il modello è composto da elementi a cui viene applicato il carico e da operazioni di lavorazione (inclusi gli elementi di irrigidimento), che servono a collegare gli elementi tra loro. Gli elementi non devono essere confusi con le operazioni di lavorazione, poiché i loro bordi di taglio sono collegati tramite vincoli rigidi al nodo di collegamento, quindi non si deformano correttamente se utilizzati al posto delle operazioni di lavorazione (elementi di irrigidimento).
Il modello FEM analizzato viene generato automaticamente. Il progettista non crea il modello FEM, ma crea il giunto utilizzando operazioni di lavorazione – vedere la figura.
Operazioni/elementi di lavorazione che possono essere utilizzati per costruire il giunto
Ogni operazione di lavorazione aggiunge nuovi elementi al collegamento – tagli, piastre, bulloni, saldature.
Elementi portanti e vincoli
Un elemento del giunto è sempre impostato come "portante". Tutti gli altri elementi sono "collegati". L'elemento portante può essere scelto dal progettista. L'elemento portante può essere "continuo" o "terminato" nel giunto. Gli elementi "terminati" sono vincolati a un'estremità , mentre gli elementi "continui" sono vincolati a entrambe le estremità .
Gli elementi collegati possono essere di diversi tipi, in base al carico che l'elemento può sopportare:
- Tipo N-Vy-Vz-Mx-My-Mz – l'elemento è in grado di trasferire tutte e 6 le componenti delle forze interne
- Tipo N-Vy-Mz – l'elemento è in grado di trasferire solo i carichi nel piano XY – forze interne N, Vy, Mz
- Tipo N-Vz-My – l'elemento è in grado di trasferire solo i carichi nel piano XZ – forze interne N, Vz, My
- Tipo N-Vy-Vz – l'elemento è in grado di trasferire solo la forza normale N e le forze di taglio Vy e Vz
Il collegamento piastra su piastra trasferisce tutte le componenti delle forze interne
Il collegamento con piastra d'anima può trasferire solo i carichi nel piano XZ – forze interne N, Vz, My
Collegamento con piastra di nodo – il collegamento di un elemento reticolare può trasferire solo la forza assiale N e le forze di taglio Vy e Vz
Ogni giunto si trova in stato di equilibrio durante l'analisi della struttura intelaiata. Se le forze di estremità dei singoli elementi vengono applicate al modello CBFEM di dettaglio, lo stato di equilibrio è soddisfatto anch'esso. Pertanto, non sarebbe necessario definire i vincoli nel modello di analisi. Tuttavia, per ragioni pratiche, il vincolo che impedisce tutte le traslazioni è definito alla prima estremità dell'elemento portante. Ciò non influenza né lo stato di tensione né le forze interne nel giunto, ma solo la rappresentazione delle deformazioni.
Alle estremità degli elementi collegati vengono definiti tipi di vincolo appropriati, rispettando il tipo dei singoli elementi, per prevenire l'insorgere di meccanismi instabili.
La lunghezza predefinita di ciascun elemento è pari al doppio della sua altezza. La lunghezza di un elemento dovrebbe essere almeno 1 volta l'altezza dell'elemento dopo l'ultima operazione di lavorazione (saldatura, apertura, irrigidimento, ecc.), per garantire deformazioni corrette dopo i vincoli rigidi che collegano l'estremità tagliata di un elemento al nodo di collegamento.
