Sobald die Knotenfreigaben definiert sind, generiert das Programm Knoten, die zu verschiedenen Teilen des Modells gehören, sowie einen unsichtbaren Stab zwischen diesen Knoten. Die inneren Kräfte entsprechen denen eines Stabes, dessen Anfang im ursprünglichen Knoten und dessen Ende im entkoppelten Knoten liegt.
Knotenfreigaben eignen sich vor allem für Stabmodelle mit nichtlinearer Geometrie. So ist es beispielsweise möglich, Stabkreuzungen mit Hubbalken, beweglichen Unterkonstruktionen oder gekoppelten Objekten mit speziellen Randbedingungen durch den Einsatz von Knotenfreigaben zu modellieren.
Knotenfreigaben müssen daher bei Modellen verwendet werden, bei denen ein Träger auf einem anderen liegt und diese nicht durch Schrauben oder Schweißnähte starr verbunden sind. Ein Beispiel hierfür ist die in Bild 2 gezeigte Trägerkreuzung, bei der ein Kragbalken lose auf einem Unterzug liegt.
In diesem Fall ist es notwendig, eine Knotenfreigabe zu definieren, um das Modell an der Stelle, an der sich die Träger kreuzen, zu entkoppeln. In RFEM 6 werden die Knotenfreigaben unter "Spezielle Objekte" im Daten-Navigator oder über das Menü "Einfügen" → "Spezielle Objekte" → "Knotenfreigaben" → "Dialogfeld" (Bild 3) angezeigt.
In beiden Fällen steht Ihnen das Dialogfeld "Neue Knotenfreigabe" zur Verfügung, wie in Bild 4 dargestellt. Sie können mit der Definition der Knotenfreigabe beginnen, indem Sie zunächst den Ort (d. h. den Knoten) auswählen, an dem das Modell entkoppelt werden soll. Anschließend wählen Sie die zu generierende Knotenfreigabe aus. Dies können Sie in der oberen rechten Ecke des Dialogfelds tun. Im Abschnitt "Freigegebene Objekte" müssen Sie anschließend die Elemente, Flächen oder Festkörper angeben, die am ausgewählten Knoten entkoppelt sind. Sie können dies tun, indem Sie entweder Ihre Nummer eingeben oder die Schaltfläche "Individuell auswählen" verwenden, um die Objekte grafisch im Arbeitsfenster zu definieren.
In diesem speziellen Beispiel werden die Stäbe 3 und 4, also der Kragbalken oben, zur Entkopplung ausgewählt. RFEM generiert daraufhin eine Kopie des ausgewählten Knotens am selben Standort. In der im Abschnitt "Freigabe generieren" verfügbaren Liste sollten Sie angeben, ob die Freigabe (Gelenk) auf dem "Ursprungsknoten" oder dem "Freigegebenen Knoten" positioniert werden soll. Die Einstellung bestimmt, welcher Teil des Modells für die Verformung des Gelenks verantwortlich ist, was wiederum Auswirkungen auf die Ergebnisse hat.
Als Nächstes müssen Sie die geeigneten Bedingungen für die Knotenfreigabe definieren. Die Freiheitsgrade am Knoten werden durch den gewählten Knotenfreigabetyp (siehe Bild 5) gesteuert. Dieser beschreibt die Eigenschaften des Gelenks. Diese Eigenschaften steuern die Übertragung von Verformungen (und somit von Schnittkräften und Momenten) zwischen dem Ursprungsknoten und seiner Kopie. Im zugehörigen Dialogfeld kann ein Knotenfreigabetyp definiert werden. Über das in Bild 4 angegebene Symbol "Neuen Freigabetyp erzeugen" oder über den Eintrag "Typen für Knotenfreigaben" in "Typen für spezielle Objekte" des Daten-Navigators kann auf das Dialogfeld zugegriffen werden.
Bild 5 zeigt, dass die Freigabebedingungen in drei "translatorische" Freiheitsgrade und eine "rotatorische" Freigabe unterteilt werden. Die Freigabeeigenschaften beziehen sich auf die Stab- oder Linienachsen. Durch das Setzen des Häkchens im Kontrollkästchen der jeweiligen Achse geben Sie an, dass eine Verschiebung in oder eine Drehung um die entsprechende Richtung möglich ist. Anschließend kann die Federkonstante für translatorische oder rotatorische Freigabetyp-Bedingungen angepasst werden und die nichtlinearen Eigenschaften (falls zutreffend) können in die Spalte "Nichtlinearität" eingegeben werden.
Bevor Sie die Erstellung des Knotenfreigabetyps bestätigen, überprüfen Sie bitte, mit welchem Achsensystem die Freigabe der Verschiebungen und Drehungen zusammenhängt. Dies kann im Abschnitt "Koordinatensystem" des Dialogfelds "Knotenfreigabe-Typ" angegeben werden, wo Sie eines der folgenden Achsensysteme auswählen können: das lokale Achsensystem (x, y, z), das globale Koordinatensystem (X, Y, Z) oder Sie können ein neues Koordinatensystem definieren.
Wenn sich die Freigabe auf ein lokales Koordinatensystem bezieht, wird auch der Dialogabschnitt "Lokales Achsensystem" angezeigt (Bild 5), und Sie können das Stab oder die Linie (je nachdem, was Sie in der Liste ausgewählt haben) definieren, die als Referenz dient.
Zusammenfassung
Die Definition der Knotenfreigaben eignet sich insbesondere für Stabmodelle mit nichtlinearer Geometrie. In RFEM 6 werden sie als "Spezielle Objekte" gefunden und können zur Modellierung von Stabkreuzungen mit Hubbalken, beweglichen Unterkonstruktionen oder gekoppelten Objekten mit speziellen Randbedingungen verwendet werden. Durch die Definition einer Knotenfreigabe wird eine strukturelle Entkopplung der mit einem Knoten verbundenen Objekte ermöglicht. Die Freigabe wird durch Gelenkbedingungen gesteuert, die auch nichtlineare Eigenschaften haben können.