Контактные элементы
Контактные элементы могут иметь эластичную материальную модель (возможность изображения контактных напряжений при условии эластичного поведения контакта ), или пластичную материальную модель, основанную на условиях пластичности Мора-Куломба при исключении прочности на растяжение.
Пластичная модель подходит для моделирования сепарации конструкции в случае растягивающего нагружения. Для расчётов ограждающих конструкций необходимо всегда принимать только пластичную модель контакта.
Основными параметрами пластичной модели являются сцепление c, коэффициент трения μ, и угол дилатансии ψ. Параметры c и μ можно задавать и посредством редукции параметров c и tan(φ) грунта в контакте. В случае, что контакт происходит между двумя грунтами, то решающими для редукции будут меньшие из значений c и φ обоих грунтов (пород).
Параметры контакта будут заданы отношениями:
При отсутствии позволяющей точно определить параметры редукции информации, для стальных конструкций в песчаных грунтах можно принимать 2/3, а для стальных конструкций в глинистых грунтах 1/3. У бетонных конструкций обычно задают более высокие значения. В обычных случаях коэффициент редукции будет меньше 1. Угол дилатансии имеет подобное значение как в стандартных моделях грунта. Вводя ψ = 0, предполагаем эластичное поведение контакта при растяжении/сжатии. Пластическая деформация ограничится таким образом только сдвигом.
Следующими параметрами модели контакта - это нормальная жёсткость ks и сдвигающая жёсткость kn контактного элемента отнесённые к единице длины. Эти величины можно представить как жёсткость пружин в данной границе контура. Выбор адекватных параметров не прост, очевидна зависимость выбора от рассматриваемой проблемы. Выбирая значения величин ks и kn, можно в определённой степени руководствоваться образом, каким эти параметры связаны с материальными характеристиками стыкующихся грунтов. При условии, что стыкуется с обеих сторон тот же материал, можно использовать следующие выражения:
где: | t | - | предполагаемая (фиктивная) толщина контактного слоя |
G | - | модуль упругости грунта при сдвиге | |
E | - | модуль упругости |
В случае разных материалов (E1, E2, G1, G2) принимается более низкое значение ks и kn.
Хотя при полностью пластичном поведении контакта выбор параметров ks и kn не имеет существенного значения, но величина его значений является решающей для успешного решения рассматриваемой нелинейной задачи. Завышенные значения жёсткостей (больше 100000 кН/м3) могут приводить к осцилляции численного решения. Наоборот, заниженные значения параметров ks и kn (ниже 10000 кН/м3) дают нереальные деформации конструкций.
Стандартная настройка жёсткостей в программе - 10000 kN/m3.
Изображение жёсткостей контактного элемента