4.8 Linienlager

Ein Linienlager beschreibt die Randbedingungen aller FE-Knoten entlang einer Linie: Die Verschiebungen und Verdrehungen an diesen internen Knoten können verhindert oder durch Weg- und Drehfedern eingeschränkt werden.

Die Verschiebungen von Linienlagern können mit nichtlinearen Eigenschaften belegt werden, sodass Zug- oder Druckkräfte zu einem Lagerausfall führen.

Über das Menü Einfügen → Modelldaten → Linienlager → Grafisch oder die entsprechende Schaltfläche wird folgender Dialog aufgerufen:

Die Lagertypen Gelenkig (JJJ NNN) und Fest (JJJ JJJ) sind vordefiniert und stehen in der Liste zur Auswahl. Nach [OK] kann der gewählte Lagertyp den Linien grafisch zugewiesen werden.

Die Schaltfläche [Neu] erzeugt einen weiteren Lagertyp. Es erscheint der im Bild 4.100 gezeigte Dialog.

Linienlager können nur an Linien gesetzt werden, die zu einer Fläche oder einem Volumenkörper gehören. Die Liniennummer ist in diese Spalte bzw. das Eingabefeld einzutragen oder grafisch auszuwählen.

Die Lagerparameter können Lokal auf die Linienachsen x,y,z oder Global auf die Achsen X,Y,Z bezogen werden. Je nach Vorgabe ändern sich die Indizes im Dialogabschnitt Lagerbedingungen bzw. die Überschriften der Tabellenspalten E bis J.

Das lokale Linien-Achsensystem einschließlich Nummerierung kann über den Zeigen-Navigator eingeblendet werden. Alternativ wird das Kontextmenü eines Linienlagers benutzt.

Das Achsensystem eines lokalen Linienlagers kann rotiert werden. Die Drehung um einen positiven Winkel β rotiert das Lager rechtsschraubig um die positive Linienachse x.

Die Dialoggrafik zeigt die Drehung des Lagers dynamisch an.

Ist eine Fläche auf einer Wand gelagert, so liegt eine elastische Bettung vor, die von der Steifigkeit der Wand abhängt. Ein festes Linienlager würde die Nachgiebigkeit nicht korrekt abbilden. Für diese Lagerungsart kann eine Wand definiert werden, aus deren Material und Geometrie RFEM die Konstanten der Weg- und Drehfedern errechnet. Damit lassen sich insbesondere bei 2D-Platten Singularitäten vermeiden, die bei einer festen Stützung der Linie entstünden.

Im Abschnitt Wand-Abmessungen ist die Geometrie festzulegen. Neben der Breite t fließt die Höhe h in die Konstanten der Senk- und Drehfedern ein.

Im Abschnitt Parameter kann das Material der Wand in der Liste der definierten Materialien ausgewählt oder [Neu] angelegt werden (siehe Kapitel 4.3).

Zur Ermittlung der Federsteifigkeiten sind noch Angaben zur Lagerungsart an Kopfseite bzw. Fußseite erforderlich. Wird die Schubsteifigkeit der Wand berücksichtigt, fließt diese ebenfalls in die Konstanten der Lagerfedern infolge Wand ein.

Die aus den Parametern ermittelten Federkonstanten werden rechts im Dialog angezeigt.

In der RFEM-Grafik werden die Wandbreiten an der gelagerten Linie dargestellt.

Eine Stützung wird definiert, indem man im Dialog oder in der Tabelle die jeweilige Option anhakt. Das Häkchen zeigt somit an, dass der Freiheitsgrad gesperrt und die Verschiebung der Linie in die entsprechende Richtung nicht möglich ist.

Falls keine Stützung vorliegt, ist das Häkchen im entsprechenden Kontrollfeld zu entfernen. Im Dialog Linienlager wird dann die Konstante der Wegfeder zu null gesetzt. Die Federkonstante kann jederzeit modifiziert werden, um eine elastische Lagerung der Linie abzubilden. In der Tabelle ist die Konstante direkt in die Spalte einzutragen.

Die Zuweisung eines Ausfallkriteriums ist weiter unten beschrieben.

Einspannungen werden analog zu Stützungen definiert. Auch hier bedeutet das Häkchen, dass der entsprechende Freiheitsgrad gesperrt und die Verdrehung der Linie um die jeweilige Achse nicht möglich ist. In gleicher Weise lassen sich Konstanten für Drehfedern angeben, sobald das Häkchen im Kontrollfeld deaktiviert ist. In der Tabelle ist die Federkonstante direkt in die entsprechende Spalte einzutragen.

Die Schaltflächen sind mit folgenden Lagereigenschaften belegt:

Tabelle 4.4 Schaltflächen Linienlager

Schaltfläche	Lagertyp
	Eingespannt
	Gelenkig mit Einspannung um Z'
	Verschieblich in X' und Y' mit Einspannung um Z'
	Verschieblich in X' mit Einspannung um Z'
	Verschieblich in Y' mit Einspannung um Z'
	Verschieblich in Z' und Y' mit Einspannung um Z'
	Frei

Den Komponenten eines Linienlagers können verschiedene nichtlineare Eigenschaften zugewiesen werden:

• Ausfall der Komponente falls Lagerkraft oder -moment negativ bzw. positiv
• Kompletter Ausfall des Lagers falls Lagerkraft oder -moment negativ bzw. positiv
• Teilweise Wirkung
• Diagramm
• Reibung in Abhängigkeit von übrigen Lagerkräften

Die nichtlinearen Eigenschaften entsprechen im Wesentlichen den Nichtlineraritäten, die für Knotenlager zur Verfügung stehen (siehe Kapitel 4.7).

Im Dialog und in der Tabelle sind die nichtlinearen Eigenschaften über die Liste zugänglich (siehe Bild 4.100 und Bild 4.101). Damit kann für jeden Lagerfreiheitsgrad separat festgelegt werden, ob und welche Kräfte bzw. Momente an der gelagerten Linie übertragen werden.

Positiv bzw. negativ ist auf die Kräfte bezogen, die in Richtung der jeweiligen Achsen in das Lager eingeleitet werden (d. h. nicht die Reaktionskräfte vonseiten des Linienlagers). Die Vorzeichen ergeben sich somit aus der Richtung der lokalen bzw. globalen Achsen. Ist beispielsweise die lokale z-Achse einer Linie nach unten gerichtet, so hat der Lastfall ‚Eigengewicht‘ eine positive Lagerkraft p_Z' zur Folge.

Nichtlinear wirkende Linienlager werden in der Grafik andersfarbig dargestellt. In der Tabelle ist eine Lagerkomponente mit einem Ausfallkriterium am blauen Kästchen erkennbar.