RFEM 5 Version 5

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RFEM 5 Version 5

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4.8 Linienlager

Linienlager

Allgemeine Beschreibung

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.

Dialog Neues Linienlager
Tabelle 1.8 Linienlager

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

Dialog Neues Linienlager

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 4.99 gezeigte Dialog.

An Linien Nr.

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.

Bezugssystem

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.

Linienlager-Kontextmenü
Linienlager-Kontextmenü

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

Aktivieren der lokalen Linienachsensysteme x,y,z im Zeigen-Navigator
Lagerdrehung

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

Lagerdrehung

Die Dialoggrafik zeigt die Drehung des Lagers dynamisch an.

Nach der Berechnung können die Lagerreaktionen eines gedrehten Linienlagers sowohl auf das globale als auch auf das lokale Achsensystem bezogen ausgewertet werden.

Wand in Z

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.

Dialog Wand bearbeiten

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.

Stützung bzw. Feder

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 Federsteifigkeiten sind als Design-Werte zu verstehen.

Die Zuweisung eines Ausfallkriteriums ist weiter unten beschrieben.

Einspannung bzw. Feder

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.

Im Dialog Neues Linienlager (siehe Bild 4.99) liegen verschiedene Lagertypen in Form von Schaltflächen vor, die die Definition der Freiheitsgrade erleichtern.

Schaltflächen im Dialog Neues Linienlager

Die Schaltflächen sind mit folgenden Lagereigenschaften belegt:

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

Nichtlinearitäten

Den Stützungen bzw. Wegfedern eines Linienlagers können folgende nichtlineare Eigenschaften zugewiesen werden:

    • Ausfall falls Lagerkraft positiv
    • Ausfall falls Lagerkraft negativ

Im Dialog und in der Tabelle sind die nichtlinearen Eigenschaften über die Liste zugänglich (siehe Bild 4.99 und Bild 4.100). Damit kann für jede Komponente der Stützung separat festgelegt werden, ob ausschließlich positive oder negative Kräfte 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 pZ' zur Folge.

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