I gradi di libertà possono essere utilizzati per descrivere gli spostamenti e le rotazioni in un punto nodale. Quindi, ogni grado di libertà consente uno spostamento o una rotazione in una certa direzione. In un calcolo FEA, i gradi di libertà sono anche quantità incognite nei punti nodali che devono essere determinati per risolvere il sistema di equazione.
Vincolo esterno
Ogni struttura trasferisce le sue forze dall'alto verso il basso nelle fondazioni. Le fondazioni sono idealizzate come vincoli esterni nell'ingegneria strutturale. Devono essere intesi come gradi di libertà, e quindi formano le condizioni al contorno per una struttura. Vale a dire, impediscono lo spostamento o la rotazione in una certa direzione, in modo che non possano verificarsi deformazioni. A seconda della definizione, i vincoli esterni possono limitare determinati gradi di libertà.
Gradi di libertà per calcoli 3D e 2D
- Una struttura planare (2D) ha tre possibilità di movimento (gradi di libertà). Due spostamenti nella direzione orizzontale X e nella direzione verticale Z e una rotazione intorno all'asse Y globale. I gradi di libertà non disponibili non possono essere selezionati nel software o sono disattivati.
- Una struttura tridimensionale (3D) , d'altra parte, ha 6 possibilità di movimento. Tre spostamenti e tre rotazioni, ciascuno nella direzione X, Y e Z.
Vincoli esterni in RFEM e RSTAB
I vincoli esterni vengono utilizzati per trasferire i carichi applicati ad un sistema strutturale nelle fondamenta. Senza nessun vincolo esterno, tutti i nodi sarebbero liberi e potrebbero essere spostati, o ruotati. Se si desidera che un nodo abbia la funzione di un vincolo esterno, si dovrà diminuire almeno uno dei suoi gradi di libertà, per esempio con una molla o caricato con un cedimento vincolare anelastico. Inoltre, il nodo deve essere una parte di una superficie o di un'asta. È anche necessario considerare le condizioni al contorno delle aste al fine di escludere i doppi svincoli sui nodi vincolati.
I vincoli esterni dei nodi sono necessari per poter applicare gli spostamenti generalizzati imposti.
Ai vincoli esterni dei nodi si possono attribuire proprietà non lineari (criteri di rottura per trazione o per forze di compressione, diagrammi di lavoro o di rigidezza).
Nella finestra di dialogo Nuovo vincolo esterno del nodo, ci sono vari tipi di vincolo esterno sotto forma di pulsanti che facilitano la definizione dei gradi di libertà. A questi sono assegnate le seguenti proprietà di archiviazione:
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