5411x
000006
21.2.2024

Uzlové podpory

Z každé konstrukce se zatížení přenášejí přes podpory do základů. Bez zadání podpory by byly všechny uzly volné a neomezené v posunu a otáčení. Pokud má určitý uzel působit jako podpora, musí se mu odebrat alespoň jeden stupeň volnosti nebo je třeba omezit ho pružinou. Dále musí být daný uzel součástí některé plochy nebo prutu.

Důležité

U uzlových podpor je třeba dávat pozor na okrajové podmínky připojených prutů, aby nevznikaly dvojité klouby.

Vynucené deformace uzlu jsou možné pouze pro příslušně podepřené uzly.

Pokud chceme uzlové podpoře přiřadit nelineární vlastnosti, můžeme definovat kritéria neúčinnosti pro diagramy tahové nebo tlakové síly, roztržení a meze kluzu nebo průběhy deformace a tuhosti.

Uživatelsky definovaná uzlová podpora se symbolem zaškrtávacího políčka udává omezené stupně volnosti. Předem jsou definovány následující typy podpor:

  • Kloubový
  • Vetknutí
  • Válec
  • Posun v X'
  • Posun v Y'

Základní údaje

V záložce Hlavní se nastavují základní parametry podpory.

Souřadný systém

Každá uzlová podpora má lokální souřadný systém. Standardně je orientován rovnoběžně s globálními osami X, Y a Z. Pokud jste vytvořili uživatelský souřadný systém nebo ho definovali pomocí tlačítka Nový , můžete použít také tento vztažný systém.

Tip

Funkce specificDirectionTab Specifický směr umožňuje zarovnat uložení s objektem, aniž by se vytvořil nový souřadný systém.

Podporové podmínky

Podporové podmínky se dělí na 'translační' a 'rotační' stupeň volnosti. Translační stupně udávají podpory ve směru jejich os; rotační stupně popisují vetknutí okolo těchto os.

Pro zadání podpory nebo vetknutí je třeba zaškrtnout políčko u příslušné osy. Zaškrtnutí znamená, že stupeň volnosti je blokován a posun nebo natočení uzlu v příslušném směru nebo okolo něj není možné.

Pokud není k dispozici žádná podpora nebo vetknutí, zrušte zaškrtnutí příslušného políčka. Poté se konstanta translační nebo rotační pružiny nastaví na nulu. ' Konstantu tuhosti ' je možné kdykoli upravit, aby bylo možné modelovat pružné podepření uzlu. Jako návrhové hodnoty se zadávají tuhosti pružin.

Ve sloupci 'Nelinearita' lze cíleně nastavit přenos vnitřních sil pro každou složku. V závislosti na stupni volnosti jsou v seznamu nelinearit k dispozici příslušné položky.

Nelineárně působící podpory se v grafice zobrazí jinou barvou.

Neúčinnost , je-li podporová síla / podporový moment kladný resp. záporný

Lze tak snadno určit, zda podpora může přenášet pouze kladné nebo záporné síly nebo momenty: Pokud působí síla nebo moment v zakázaném směru, pak tato složka podpory vypadne. Ostatní podepření a vetknutí jsou nadále účinné.

Směr 'záporný' nebo 'kladný' se vztahuje k silám nebo momentům působícím na uzlovou podporu vzhledem k příslušným osám. reakční síly na straně podpory). Znaménka vycházejí ze směru globálních os: Pokud například globální osa Z směřuje dolů, pak je zatěžovací stav s vlastní tíhou výsledkem kladná podporová sílaPZ.

Neúčinnost vše, je -li podporová síla/podporový moment kladný nebo záporný

Na rozdíl od výše popsané neúčinnosti jedné jednotlivé komponenty se podpora stane zcela neúčinnou, pokud je komponenta neúčinná.

Pokud vybereme jinou nelinearitu, můžeme parametry zadat v účinnosti částečné účinnosti , nebo friction .

Možnosti

Zaškrtávací políčka v této sekci slouží k zadání dalších parametrů uzlové podpory. V závislosti na výběru se záložky specificDirectionTab Specifický směr nebo fictitiousColumnTab Tuhosti doplňují pomocí fiktivního sloupce .

Specifický směr

Záložka Specifický směr umožňuje natočení podpory. Není tak nutné vytvářet uživatelsky definovaný souřadný systém.

Typ směru

Existuje několik možností, jak podporu uspořádat: Podporu lze natočit okolo os X ', Y ' a Z ', nasměrovat ji na jeden nebo dva uzly nebo ji uspořádat rovnoběžně s prutem nebo linií. Pomocí tlačítka Vyberte jednotlivě lze objekty vybrat i graficky.

Informace

Podporu natočené uzlové podpory lze vyhodnotit jak z globálního, tak z lokálního osového systému.

Tuhost pomocí fiktivního sloupu

Záložka Tuhost pomocí fiktivního sloupu se doporučuje především v případě bodových podpor 2D konstrukcí. Zde je možné stanovit konstanty tuhosti podpory z parametrů sloupu, který není v modelu znázorněn. Navíc vzhledem k tomu, že bodová podpora popisuje podmínky v oblasti hlavice sloupu jen zcela základní, jsou k dispozici speciální makro prvky. RFEM stanoví konstanty tuhosti podpory z okrajových podmínek. To umožňuje realistické modelování bez účinků singularity, které by vedly k pevné podpoře v jediném uzlu sítě konečných prvků.

Parametry

Jako 'model podpory' máme na výběr ze tří možností. Symbolizují se v grafickém okně dialogu.

  • U modelu 'Pružná podloží plochy' se v rozměrech sloupu uvolní pružně podepřená plocha. Koeficienty pro uložení jsou spočteny z geometrických a materiálových vlastností sloupu.
  • U modelu 'Pružná uzlová podpora' se plocha uvolní a podepře bodově. Podepření je opatřeno translačními a rotačními pružinami, které vyplývají z údajů o geometrii a materiálu sloupu. Pro zohlednění vyšší ohybové tuhosti desky v oblasti sloupu je interně tloušťka desky zdvojnásobena.
  • Model 'Uzlová podpora s upravenou sítí konečných prvků' odpovídá pružné uzlové podpoře, na bodové podpory ovšem nejsou aplikovány žádné pružiny.
Informace

Všechny varianty vyloučí odpojené plochy z posouzení. Vnitřní síly a momenty se aplikují na hraniční linie sloupu.

Zadejte údaje pro sloup, které jsou zapotřebí pro výpočet tuhosti pružiny. Geometrii 'Hlava sloupu' lze zadat jako obdélníkovou nebo kruhovou, případně natočením sloupu.

' Výška sloupu ' ovlivňuje konstanty translační a rotační tuhosti.

Průřez sloupu a materiál

Pro výpočet tuhosti pružiny je třeba zadat průřez a materiálové charakteristiky sloupu. Pokud sloupec nemá tvar 'Stejné jako hlava sloupu' (ani obdélníkový, ani kruhový), je možné v seznamu vybrat příslušný průřez sloupu nebo zadat nový.

V seznamu vyberte položku ' Materiál sloupu '. Pomocí tlačítek Databáze a Nový vytvoříme nový materiál.

Podmínky pro sloup

Typ podepření v hlavě sloupu a na patě sloupu se zohledňuje při výpočtu translačních a rotačních pružin. V seznamu jsou k dispozici následující možnosti:

  • Kloubový
  • Polotuhý
  • Tuhý

Pokud je vybrána možnost ' Polotuhý ', je možné zadat stupeň podepření na bázi sloupu v procentech.

Při výpočtu tuhosti se standardně zohledňuje ' smyková tuhost '.

Pružné podpory vlivem fiktivního sloupu

V této sekci jsou uvedeny konstanty podporových pružin, které vyplývají z geometrických a materiálových vlastností sloupu. Hodnoty se převezmou do záložky ' Hlavní '.

Částečná účinnost

Parametr Částečná účinnost u prvku podpory je k dispozici jako nelineární vlastnost podpory (viz obrázek Výběr nelinearity podpory ).

Definujte účinek podpory pro 'zápornou oblast' a také pro ' kladnou oblast '. Pravidla pro znaménka jsou vysvětlena v odstavci Failure . Seznam 'Typ' nabízí různá kritéria pro účinnost podpory.

  • Kompletní: Složka podpory je plně účinná.
  • Pevné z posunu/natočení podpory: Tuhost translační nebo rotační pružiny je účinná pouze do určitého posunu nebo pootočení. Pokud je tato mez překročena, nabývá účinnosti pevná podpora nebo vetknutí.
  • Roztržení od podporové síly: Podepření je účinné pouze do určité síly nebo momentu. Pokud je limit překročen, podpora selže.
  • Tažení od podporové síly/podporového momentu: Podepření je účinné pouze do určité síly nebo momentu. Pokud je překročena, deformace se stále zvyšují, ale napětí nikoli.
  • Neúčinnost: Složka podpory není účinná.

Většinu typů podpor lze kombinovat s parametrem ' prokluz ', což znamená, že podpora je účinná teprve po určitém posunu nebo natočení.

Diagram

Jako nelineární vlastnost podpory je k dispozici diagram podpory (viz obrázek Výběr nelinearity podpory ).

Informace

Pokud má podpora v záporné a kladné oblasti různé vlastnosti, zrušte zaškrtnutí políčka Symetrická .

Definujte počet definičních bodů pro pracovní diagram zadáním příslušných hodnot ve sloupci 'Posun' nebo ' Rotation '. Ve sloupci 'Síla' nebo 'Moment' je pak možné přiřadit osové hodnoty posunů a natočení s podporovými silami nebo momenty.

Tip

Tlačítko Import souboru Excel umožňuje převzít diagram z tabulky v Excelu. Pokud je pořadí definičních bodů nesprávné, je možné položky seřadit vzestupně pomocí tlačítka Kompletovat .

Pro 'začátek diagramu' a 'konec diagramu' jsou k dispozici následující kritéria:

  • Roztrhání: Podpora je účinná pouze do maximální hodnoty síly nebo momentu. Pokud je limit překročen, podpora selže.
  • Tečení: Podpora je účinná pouze do maximální hodnoty síly nebo momentu. Pokud je překročena, deformace se stále zvyšují, ale napětí nikoli.
  • Průběžně: Mimo definiční rozsah se použije konstanta tuhosti posledního kroku.
  • Zastavení: Přípustná deformace je omezena na maximální hodnotu posunu nebo pootočení. Pokud je tato mez překročena, nabývá účinnosti pevná podpora nebo vetknutí.

diagram tuhosti

Jako nelineární vlastnost rotační podpory je k dispozici diagram tuhosti pro komponentu podpory.

Informace

Pokud má podpora v záporné a kladné oblasti různé vlastnosti, zrušte zaškrtnutí políčka Symetrická .

Nejdříve zadáme v seznamu 'Tuhost v závislosti na' (v dolní části záložky) složku podporové síly, na které závisí tuhost pružiny. Nástroj | P | představuje výslednou podporovou sílu.

Poté ve sloupci 'Force' zadejte počet definičních bodů pracovního diagramu s příslušnými charakteristickými hodnotami. Ve sloupci 'Pružina' pak můžete přiřadit příslušné konstanty tuhosti.

Pro 'začátek diagramu' a 'konec diagramu' jsou k dispozici následující kritéria:

  • Roztrhání: Ložisko působí pouze do maximální hodnoty síly. Pokud je limit překročen, podpora selže.
  • Tečení: Ložisko působí pouze do maximální hodnoty síly. Pokud je překročena, deformace se stále zvyšují, ale napětí nikoli.
  • Průběžně: Mimo definiční rozsah se použije konstanta tuhosti posledního kroku.

Tření

Seznam 'Nonlinearity' nabízí čtyři možnosti, jak definovat tření v závislosti na jiné složce podpory (viz obrázek [[#image022466 Výběr nelinearity podpory {%).\}).

Přenos podporových sil se vztahuje na tlakové síly působící v jiném směru. V závislosti na výběru v záložce 'Hlavní' závisí tření pouze na jedné podporové síle nebo na celkové síle dvou současně působících podporových sil. Mezi podporovou a třecí silou existuje následující vztah:

FAQ 003537 popisuje, jak lze zohlednit tření o uzlovou podporu.

Následující sloupový model ukazuje podporu, ve které se vodorovné síly přenášejí třením. Vodorovné síly však nesmí překročit 10% svislé síly. V ZS 1 je tato podmínka splněna. V ZS 2 se model stává nestabilním, protože vodorovné zatížení je příliš velké.

Nadřazená kapitola