在第21版发布之前，除了使用IDEA StatiCa软件之外，几乎没有其他方法能够更真实地模拟钢结构构件节点。但仍然存在一些情况，边缘应力值不准确，与钢结构构件的实际行为不符。要专注于节点设计、仅求解结构节点附近区域，同时又考虑其余相连构件的行为，并非易事。
但开发团队找到了解决方法。他们通过大幅扩展模型，添加了不可见但对整体模型至关重要的构件部分。这些部分被称为凝聚超单元，承担了改善行为的全部繁重工作。
这一改变确保了模型场景中可见构件的端部实际上并非真正的端部。在以前的版本中，端部截面在其平面内被固定，往往会在此处产生不真实的应力峰值。现在，它们可以发生翘曲——不仅可以在截面平面内变形，还可以垂直于该平面变形。
尤其对于空心截面节点，计算结果与试验测试和设计规范公式的吻合度更好。
另一方面，这一改变也意味着原本位于端部截面的应力峰值可能并将向节点处移动。在某些情况下，在"凝聚超单元时代"，节点元件可能承受更大的力。
三大优势
这一改进还带来了非常便利的附带效果——由壳单元模拟的构件树根段现在可以更短。此次改变的主要优势包括：
- 平均计算时间缩短30%
- 结果可视化速度更快
- 空心截面节点建模更加精确
第21版中引入的其他重要新功能和改进详见我们的详细发布说明。
构件的新长度
我们的用户已习惯于节点设计模型中构件的默认长度。这些长度取决于截面类型（空心/开口）。
现在，两种类型的默认长度均统一设置为截面外轮廓较大尺寸的1.25倍。凝聚超单元的长度在标准应力-应变分析中为截面外轮廓较大尺寸的4倍。由于我们希望将屈曲模态保持在节点内部板件范围内而非构件中，线性屈曲和刚度分析的超单元长度设置为截面外轮廓较大尺寸的0.5倍。
尽管这些改变最初是为了改善空心截面节点而进行的，但它们也帮助其他类型的节点更接近真实行为。
您可能会问，主要影响是什么？毫无疑问，版本之间的某些结果会发生变化。但在绝大多数节点中，结果差异低于1%。
差异较大的情况揭示了实践与理论碰撞的议题。该议题与开口截面型材的扭转效应有关。由于多种原因，结构工程师通常忽略这些效应，且有限单元法整体分析软件中也未内置这些效应。
扭转效应
这并非高深莫测，但也未必显而易见。因此，让我们引入一些理论：
根据Vlasov假设，取决于开口截面类型、构件边界条件和荷载类型，可能出现两种扭转行为：
- 纯扭转（St. Venant扭转）
- 混合扭转，由纯扭转和翘曲扭转组合而成
- 纯扭转以内力Tt（纯扭矩）为特征，产生纯剪应力τt
- 翘曲扭转以内力B（双力矩）和Tw（翘曲扭矩）为特征，产生翘曲正应力（纵向）σw和翘曲扭转剪应力τw
在IDEA StatiCa Connection第21.0版中，翘曲受到将节点与梁端相连的多点约束的限制。这些约束用于向模型施加荷载。新的凝聚超单元将约束推移至更远处，使构件能够自由变形。这导致节点中产生更大的双力矩。
以下是一些节点示例，这些改变在其中产生了显著不同的结果：
受扭转作用的梁树根段
单侧端板梁-梁节点
梁-柱节点
当您处理此类情况时，尤其是在比较不同版本的结果时，应牢记计算模型并不相同。构件更长，节点刚度更小。因此，某些节点元件的结果差异在预期之内。
但您始终有一些选项可供检查，以避免错误输出。从第21版起，使用"荷载平衡"功能比以往任何时候都更加重要。
您可能经常需要在最新版本中检查旧版本创建的节点模型。此时，请勿忘记将规范设置中的参数设置为新的默认值，以免混淆不同版本的数据。
但是，如果您希望100%确保您的IDEA StatiCa软件第21.0版使用最佳数据运行，则应在第21版中从头开始建立完整的计算模型。
如果您对第21版改进背后的理论背景感兴趣，可以在此知识库文章中找到我们专家精心准备的非常有用的详细信息。