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4.10 Liniengelenke

Allgemeine Beschreibung

Flächen, die sich an einer Linie berühren, sind dort biegesteif verbunden. Ein Liniengelenk ermöglicht es, bestimmte Freiheitsgrade von der Übertragung auszuschließen.

Liniengelenke können nicht nur an Begrenzungslinien von Flächen angeordnet werden. Sie lassen sich auch - wie links gezeigt - Linien zuweisen, die in die Fläche integriert sind.

Ein Liniengelenk ist die Eigenschaft einer Fläche, nicht die einer Linie. Das Gelenk muss deshalb einer Fläche zugeordnet werden. Die Zuweisung ist auch grafisch möglich über das Menü Einfügen → Modelldaten → Liniengelenke → Zu Linien grafisch zuordnen.

Bild 4.112 Dialog Neues Liniengelenk
Bild 4.113 Tabelle 1.10 Liniengelenke
Linie Nr.

Es ist die Nummer der Linie einzutragen oder in der Liste bzw. grafisch auszuwählen, an der das Gelenk wirken soll. Wurde vor der Dialogeingabe die Fläche selektiert, lassen sich mit der Schaltfläche [Alle Begrenzungslinien] sämtliche Randlinien dieser Fläche übernehmen.

Fläche Nr.

Das Liniengelenk wird einer Fläche zugeordnet. Da das Gelenk die Eigenschaft einer Fläche ist, kann es nachträglich auch im Dialog Fläche bearbeiten angepasst werden.

Seite

Die Auswahlfelder bzw. Spalte sind nur dann zugänglich, wenn es sich um eine in die Fläche integrierte Linie handelt. Die Anordnung des Gelenks steuert, wie die finiten Elemente auf den Linienseiten in der Steifigkeit berücksichtigt werden.

Für die Anordnung des Gelenks Links oder Rechts von der Linie sind die Linienrichtung (▲ im Bild unten) und die Richtung der Flächenachse z maßgebend.

Wenn die globale Z-Achse nach unten orientiert ist, gilt folgende Regel: „Standpunkt auf der Linie, lokale z-Achse der Fläche in Richtung der Füße, Blick in Richtung der Linie, links/rechts wie Arme“. Im Falle einer nach oben gerichteten Z-Achse gilt diese Regel mit der Bedingung „Blick entgegen Richtung der Linie“.

Bild 4.114 Definition der Linienseiten

Für die Begrenzungslinie einer Fläche ist diese Option gesperrt: Die Zuweisung zur Fläche regelt eindeutig, auf welcher Seite der Linie das Gelenk wirksam ist.

Axial-/Quergelenk bzw. Feder

Diese Eingabefelder bzw. Spalten steuern die Freiheitsgrade für Normal- und Querkräfte. Ist ein Kontrollfeld angehakt, so bedeutet dies, dass die Verschiebung in diese Richtung möglich ist und somit die Kraft nicht übertragen wird. Es kann auch die Konstante einer Wegfeder eingegeben werden.

Die Freiheitsgrade basieren auf folgender Achsendefinition: Die Achse x zeigt in Richtung der Linie; die Achse y stellt die Tangente zur Flächenebene dar, die Achse z die Normale zur Fläche.

Momentengelenk bzw. Feder

Die Freiheitsgrade der Momente sind auf das lokale Gelenk-Koordinatensystem bezogen (Achse x in Richtung der Linie, Achse y als Tangente und Achse z als Normale zur Flächenebene). Ein Häkchen bedeutet, dass die Verdrehung frei ist und die Schnittgröße nicht übertragen wird. Es kann auch die Konstante einer Drehfeder eingegeben werden.

Die Grafik im Dialog veranschaulicht die Richtung der Momente. Für ein „Scharniergelenk“ zwischen zwei Flächen sollte z. B. ein φx-Gelenk gewählt werden. Damit wird ein Momentengelenk um die Linienlängsachse gebildet.

Soll ein Liniengelenk nichtlineare Eigenschaften erhalten, muss das Gelenk in eine Linienfreigabe (siehe Kapitel 4.26) konvertiert werden. Hierzu besteht im Kontextmenü des Liniengelenks eine spezielle Funktion, die auch in folgendem Beitrag vorgestellt ist: https://www.dlubal.com/de/support-und-schulungen/support/knowledge-base/001143