Оценка выбора модели метода конечных элементов для расчета балок на основе распределения касательных напряжений

При расчете строительных конструкций в программных комплексах, основанных на методе конечных элементов, можно получить неверные результаты. Для обоснования правильности полученного решения необходимо выполнять верификационные исследования и инженерную оценку полученных данных. Этого требует национальный стандарт Российской Федерации по моделированию. Правильность создания расчетных моделей можно оценить при помощи сравнения данных метода конечных элементов с эталонным значением. Произведен численный эксперимент в программном комплексе SCAD++ версии 21 для пяти моделей конечных элементов для консольной балки из бетона класса В15 с размерами 2,5×0,5×0,5 м: четыре твердотельные модели № 1-4 и одна «эталонная» модель, состоящая из густой сетки объемных конечных элементов второго порядка кубической формы. По результатам расчетов выполнен сравнительный анализ характера распределения касательных напряжений от действия поперечной силы для всех моделей с напряжениями, вычисленными при помощи известного аналитического метода, по формуле Журавского. Установлено, что распределение касательных напряжений в сечениях четырех компьютерных моделей № 1-4 не соответствует теоретическим значениям, вычисленным по правилам сопротивления материалов. Точное решение можно получить при использовании «эталонной» твердотельной модели, предложенной авторами, состоящей из густой сетки объемных конечных элементов второго порядка кубической формы.