Podstawowe

Rejestr Podstawowy zarządza podstawowymi parametrami pręta. Jeśli zaznaczysz pole wyboru w sekcji 'Opcje', zazwyczaj zostanie dodana dodatkowa karta dialogowa. Tam można określić szczegóły.

Typ pręta

Typ pręta określa sposób, w jaki mogą być zebrane siły wewnętrzne lub jakie właściwości są przewidziane dla pręta. Na liście dostępne są różne typy prętów.

Belka

Belka to pręt o pełnej sztywności na zginanie, który może przenosić wszystkie siły wewnętrzne. Belka nie ma przegubów na końcach. Ten typ pręta może być obciążany wszystkimi rodzajami obciążeń.

Pręt sztywny

Pręt sztywny spaja przemieszczenia dwóch węzłów przez sztywne połączenie. Zasadniczo odpowiada to połączeniu. Dzięki temu można definiować pręty o bardzo dużej sztywności, uwzględniając przeguby, które mogą wykazywać także sztywność sprężynową i nieliniowość. Problemy numeryczne prawie nie występują, ponieważ sztywności są dostosowane do systemu.

Dla prętów sztywnych obliczane są siły wewnętrzne, jeśli w Nawigatorze - Wyniki w kategorii 'Pręty' włączono Wyniki dla połączeń.

Dla prętów sztywnych przyjęto następujące sztywności:

Pręt żeberkowy

Za pomocą żeber można odwzorować belki płytowe. Dla tego typu pręta w modelu MES uwzględniane są ekscentryczności i współdziałające szerokości płyt.

Żebra nadają się przede wszystkim do prętów żelbetowych, ponieważ cięcia żeber i przekroje wchodzą w skład obliczeń betonu. Blacha stalowa z przyspawaną „żebrem” powinna być modelowana jako powierzchnia z mimośrodowo podłączonym prętem.

Lista oferuje kilka opcji dla 'Układu żeber'.

Żebro jest zazwyczaj prętem ułożonym mimośrodowo. Ekscentryczność jest automatycznie obliczana na podstawie połowy grubości powierzchni i połowy wysokości pręta. Może być jednak również zdefiniowana ręcznie. Przez ekscentryczność żebra zwiększa się sztywność modelu. Przy rozmieszczeniu centrycznym oś ciężkości żebra znajduje się w środku powierzchni.

Współpracujące szerokości żebra są określone w sekcji 'Wymiary kołnierza' dla lewej i prawej strony. Najczęściej można pozostawić ustawienie 'Automatyczne znalezienie', dzięki czemu program określi obie powierzchnie. Jeśli na linii pręta żeberkowego spotyka się więcej niż dwie powierzchnie, niezbędne będzie samodzielne ustalenie odpowiednich powierzchni.

W celu wprowadzenia szerokości integracji b_-y,int i b_+y,int istnieją różne możliwości (patrz obraz Nowe żebro): Szerokości można wprowadzić bezpośrednio lub automatycznie obliczyć jako L_ref / 6 i L_ref / 8 z długości pręta. Można również określić je zgodnie z normą, na przykład zgodnie z 'EC2' sekcją 5.3.2.1.

Wartości b_y,int określają szerokość powierzchni lub zakresu, z którego mają być zintegrowane siły wewnętrzne. Wartości b_y,eff reprezentują szerokość przekroju kołnierza żebra, od środka środnika do krawędzi. Domyślnie b_y,int i b_y,eff są równe. Można je jednak zdefiniować oddzielnie, klikając przycisk .

Jeśli zdefiniowano węzły typu 'Węzeł na pręcie', żebro może być zdefiniowane sekcyjnie dla pojedynczych segmentów. Jeśli zdefiniowane są różne segmenty, można liniowo połączyć zmieniające się szerokości zakresów poprzez kolumnę tabeli 'Rozkład liniowy', aby uniknąć nagłych zmian sztywności w pręcie żeberkowym.

W modelach 3D współpracujące szerokości nie mają wpływu na sztywność, ponieważ zwiększona sztywność jest uwzględniona przez mimośrodowy pręt. Współpracujące szerokości mają jednak wpływ na rozkład sił wewnętrznych w pręcie i powierzchni.

Pręt kratowy

Pręt kratowy odpowiada belce z przegubami momentowymi na obu końcach. Dodatkowo obrót wokół osi wzdłużnej na początku pręta jest uwolniony przez przegub φ_x. Dla tego typu pręta siły gięcia i momenty skrętne są generowane w wyniku obciążeń pręta.

Pręt kratowy (tylko N)

Ten typ pręta kratowego o sztywności E ⋅ A jest w stanie przyjąć siły osiowe w formie naprężenia i ściskania. Wyprowadzane są tylko siły w węzłach. Pręt ma liniowy przebieg sił, jeśli nie występuje na nim obciążenie punktowe. Nie jest wyprowadzany przebieg momentów, który mógłby wyniknąć z ciężaru własnego lub obciążenia liniowego. Siły węzłowe obliczane są jednak z obciążeń pręta, co zapewnia właściwe przekazywanie sił.

Pręt cięgna

Pręt cięgna może przyjąć tylko siły rozciągające. Typ pręta odpowiada 'Prętowi kratowemu (tylko N)', który ulega awarii przy sile ściskającej.

Obliczenia układu prętowego z prętami cięgnowymi odbywają się iteracyjnie: W pierwszym kroku określa się siły wewnętrzne wszystkich prętów. Jeśli pręty cięgnowe uzyskają ujemną siłę normalną (ściskanie), rozpoczyna się kolejny krok iteracyjny. Sztywności tych prętów nie są dłużej uwzględniane – pręty te są wyłączone z pracy. Proces ten trwa tak długo, aż żaden pręt cięgnowy nie ulega awarii. System może stać się niestabilny w wyniku wyłączenia prętów cięgnowych.

Pręt ściskający

Pręt ściskający może przyjąć tylko siły ściskające. Typ pręta odpowiada 'Prętowi kratowemu (tylko N)', który ulega awarii przy sile rozciągającej. Awaria prętów ściskających może prowadzić do niestabilności systemu.

Pręt wyboczeniowy

Pręt wyboczeniowy odpowiada 'Prętowi kratowemu (tylko N)', który nieograniczony przyjmuje siły rozciągające, a siły ściskające tylko do osiągnięcia krytycznej siły. Dla przypadku Eulera 2 siła ta określana jest w następujący sposób:

Za pomocą tego typu pręta często można uniknąć niestabilności w obliczeniach nieliniowych według teorii II lub III rzędu wynikających z wyboczeń prętów kratowych. Zastępując je (realistycznie) prętami wyboczeniowymi, w wielu przypadkach zwiększa się krytyczną siłę.

Pręt linowy

Lina podlega tylko naprężeniom rozciągającym. Dzięki temu można uwzględnić zwisy liny w rachunku iteracyjno wg teorii III rzędu, uwzględniając przy tym siły wzdłużne i poprzeczne.

Liny nadają się do modeli, w których mogą wystąpić duże odkształcenia z odpowiadającymi im zmianami sił wewnętrznych. Dla prostych odciągów, takich jak w przypadku nadkrycia, w pełni wystarczają pręty cięgnowe.

Pręt zbrojeniowy

Ten typ pręta umożliwia reprezentację biernych zbrojeń stalowych w modelu FE elementu żelbetowego. Na przykład można badać obszary nieciągłości, które opierają się na analogii kratownicowej (cięgno i element ściskający w przypadku wsporników, belki z otworami).

Pręt zbrojeniowy ma funkcję automatycznego połączenia z innymi elementami, takimi jak pręty lub powierzchnie, gdy znajduje się fizycznie wewnątrz elementu. Podobnie jak Pręt kratowy (tylko N) pręt zbrojeniowy ma tylko sztywność styczną. Obecnie nie jest możliwe uwzględnienie nieliniowego zachowania materiału.

W sekcji 'Ustawienia' jako typ pręta ustawiono bierne zbrojenie. Dodatkowe typy prętów zbrojeniowych są dostępne, gdy aktywny jest dodatek Słupy kablowe.

Przypisz w sekcji 'Obiekty nadrzędne' pręty lub powierzchnie, w których znajduje się pręt zbrojeniowy. Użyj przycisku . Następnie przyciskiem możesz automatycznie połączyć pręt zbrojeniowy z obiektem nadrzędnym.

Lina na rolkach

Ten typ pręta linowego również przyjmuje tylko siły rozciągające i jest obliczany zgodnie z teorią linową (teoria III rzędu). Pręt linowy na rolkach można jednak definiować tylko na polilinii, która musi posiadać co najmniej trzy węzły. Ten typ pręta nadaje się zatem do elementów rozciągających o niskiej sztywności na zginanie, których siły wzdłużne są prowadzone przez punkty przełożenia przez model. Przykładem zastosowania jest bloczek.

W przeciwieństwie do zwykłego pręta linowego tylko przesunięcie w węzłach wewnętrznych w kierunku wzdłużnym (u_x) jest możliwe. Pręt nie może być zatem obciążany obciążeniami prętowymi działającymi w kierunkach lokalnych y lub z. Tylko przesunięcia u_x i siły normalne N są uwzględniane.

W węzłach wewnętrznych polilinii nie ma znaczenia, czy występuje więź węzła, czy pręt jest połączony z inną konstrukcją: Cały system pręta linowego jest analizowany na długość polilinii.

Pręt wynikowy

Pręt wynikowy nadaje się do integrowania wyników powierzchniowych, objętościowych lub prętowych do fikcyjnego pręta. Dzięki temu można na przykład odczytać wynikowe siły poprzeczne powierzchni do sprawdzania murów.

Linia pręta wynikowego może być umieszczona dowolnie w modelu. Pręt wynikowy nie wymaga podparcia ani połączenia z modelem. Jednak należy przypisać przekrój w celu umożliwienia obliczeń. Na pręt wynikowy nie można nakładać obciążeń.

Wybierz w sekcji 'Integracja napięć i sił' typ pręta wynikowego, aby określić geometryczną formę obszaru integracji. W sekcji 'Parametry' można następnie określić wymiary. Są one odniesione do linii pręta w jego środku ciężkości.

W sekcji 'Uwzględniane obiekty' określ powierzchnie, komórki powierzchniowe, obiekty objętościowe i pręty, których wyniki mają być uwzględniane w integracji. Alternatywnie można wybrać 'Wszystkie' obiekty i wykluczyć określone elementy w sekcji 'Wyjęte z uwzględnionych obiektów'.

Linia wynikowa

Linia wynikowa nadaje się do integrowania wyników powierzchniowych, objętościowych lub prętowych na linię. Ta linia może być umieszczona dowolnie w modelu.

Zasada jest analogiczna do Pręta wynikowego. Nie trzeba przypisywać żadnego przekroju. W karcie 'Przekrój' można odczytać długość linii i ewentualnie obrócić linię w celu prezentacji wyników; nie ma to jednak żadnego innego znaczenia.

Transfer obciążeń

Ten typ pręta pozwala na stosowanie obciążeń do obiektów połączonych z prętem na końcowych lub pośrednich węzłach. Sam pręt nie ma sztywności. Kryteria transferu obciążeń można określić na nowej karcie.

Transfer obciążeń odbywa się obecnie metodą pasów. Obciążenie pręta transferu obciążeń – obciążenie prętowe lub węzłowe typu siła, moment lub masa – jest proporcjonalnie rozłożone na najbliższe wspólne obiekty strukturalne. Są to na przykład zablokowane węzły, pręty, węzły powierzchni lub linie zablokowane.

Jeśli ma być uwzględniona waga własna pręta, można określić wagę pręta w sekcji 'Parametry'.

W sekcji 'Obiekty obciążone' podawane są numery węzłów, w których przenoszone są obciążenia prętowe na przyległe obiekty. Jeśli nie wszystkie z tych węzłów są istotne, można wykluczyć określone węzły w sekcji 'Bez wpływu na'.

Wirtualna belka

Ten typ pręta umożliwia przyjęcie właściwości przekrojów dla Open Web Steel Joists, które Instytut Joistów Stalowych zamieścił w tabelach "Wirtualnych Joistów". Profile te reprezentują równoważne belki szerokostopowe, które zbliżają się do powierzchni pasa belki, skutecznego momentu bezwładności i wagi. Belka jest zatem zastąpiona przez pręt z wirtualnym przekrojem. Pozwala to symulować złożone jednostki nośne, takie jak kratownica, w całym systemie.

Wybierz z listy 'Serię' wirtualnej belki.

W liście 'Wirtualna belka' można dokładnie określić typ.

Przycisk w sekcji 'Przekrój i materiał' umożliwia importowanie wirtualnej belki z biblioteki przekrojów.

Model powierzchniowy

Ten typ pręta jest szczególnie odpowiedni do odwzorowywania belek ażurowych lub osłabień przekrojów, takich jak otwory na linie serwisowe w modelu prętowym. Pręt ten jest konwertowany na model powierzchniowy, w którym Otwory prętowe są rozmieszczane zgodnie z definicją użytkownika. Pręt pozostaje jednak istniejącym elementem. Oto wymagania, które muszą być spełnione:

• Przekrój stanowi profil cienkościenny standardowy lub parametryczny z pasem.
• Materiał przekroju opiera się na izotropowym liniowo-sprężystym modelu materiału.

Dla typu pręta 'Model powierzchniowy', pręt istnieje zarówno jako pręt, jak i obiekt powierzchniowy. Właściwości geometryczne są identyczne; oba modele mają ten sam środek ciężkości. Wyświetlanie kontroluje się w Nawigatorze - Wyświetlanie przez wpis Model → Obiekty bazowe → Pręty → Model powierzchniowy lub przycisk na pasku narzędzi.

Siatkę FE modelu powierzchniowego generuje się automatycznie i obecnie nie można jej manipulować. W analizie statycznej używa się modelu powierzchniowego. Dostępne są wtedy zarówno wyniki prętowe (jak w przypadku Pręta wynikowego) oraz wyniki powierzchniowe. Również tu kontrolę można przeprowadzić za pomocą Nawigatora - Wyświetlanie lub przycisku .

Projektowanie pręta w modelu powierzchniowym w dodatkach odbywa się na podstawie sił wewnętrznych prętowych i przekroju pręta.

Jak pokazano na powyższym obrazku, na końcach pręta w modelu powierzchniowym pojawia się kilka prętów sztywnych. Łączą one model powierzchniowy z końcowymi węzłami przyległych prętów. Dzięki temu możliwe jest poprawne przeniesienie sił wewnętrznych do obiektów 1D. Jeśli łączy się kilka prętów w modelu powierzchniowym, pręty te są generowane dla każdego z nich.

W takim przypadku zdefiniuj dla obciążenia prętowego Ekscentryczność siły na przekroju. Obciążenie zostanie zastosowane realistycznie na krawędzi przekroju i pozostanie zachowane w modelu powierzchniowym.

Sztywność

Za pomocą tego typu pręta można użyć pręta z określoną przez użytkownika sztywnością. Wartości sztywności należy określić w dialogu 'Nowa sztywność pręta' (patrz rozdział Sztywności pręta).

Połączenie

Pręt połączeniowy to wirtualny, bardzo sztywny pręt ze sztywnymi lub przegubowymi końcami pręta. Dostępne są cztery opcje łączenia stopni swobody węzłów początkowych i końcowych jako 'Sztywne' lub przez 'Przegub'. Połączeniami można modelować specjalne sytuacje dotyczące przekazywania sił i momentów. Normalne i poprzeczne siły oraz momenty skrętne i zginające są przekazywane bezpośrednio od węzła do węzła.

Sprężyna

Pręt sprężynowy oferuje możliwość odwzorowania właściwości sprężynowych liniowych lub nieliniowych z definiowalnymi zakresami działań. Dla pręta sprężynowego należy określić tylko długość L_z pręta w zakładce 'Przekrój', a nie przekrój: Sztywność pręta wynika z parametrów sprężyny, które określasz w dialogu 'Nowa sprężyna prętowa' (patrz rozdział Sprężyny prętowe).

Tłumik

Tłumik jest w zasadzie prętem sprężynowym z dodatkową właściwością 'Współczynnik tłumienia'. Ten typ pręta rozszerza możliwości analizy dynamicznych zgodnie z metodą czasową.

Analogicznie do pręta sprężynowego, w karcie 'Przekrój' należy określić tylko długość pręta L_z, a nie przekrój. Sztywność pręta wynika z parametrów sprężyny określonych w dialogu 'Nowa sprężyna prętowa' (patrz rozdział Sprężyny prętowe). Właściwości tłumienia można ustawić za pomocą współczynnika tłumienia X.

Opcje

W tej sekcji można określić dodatkowe właściwości pręta za pomocą pól wyboru.

Węzły na pręcie

Za pomocą jednego lub kilku węzłów na pręcie można podzielić pręt na segmenty, bez jego dzielenia (patrz rozdział Węzły).

Przeguby

Możesz umieszczać przeguby na pręcie, aby kontrolować przenoszenie sił wewnętrznych na węzłach końcowych (patrz rozdział Przeguby końcowe). W przypadku określonych typów prętów wprowadzenie jest zablokowane, ponieważ już istnieją wewnętrzne przeguby. Można przypisać przeguby oddzielnie dla 'Początku pręta i' oraz 'Końca pręta j'.

Ekscentryczność

Ekscentryczność umożliwia mimośrodowe podłączenie pręta do węzłów końcowych (patrz rozdział Ekscentryczność pręta). Można przypisać ekscentryczności oddzielnie do 'Początku pręta i' oraz 'Końca pręta j'.

Podpory

Możesz przypisać podpór prętowy, który jest skuteczny na całej długości pręta. Stopnie swobody i sztywności sprężynowe definiuje się w warunkach podparcia (patrz rozdział Podpory prętowe).

Usztywnienia poprzeczne

Usztywnienia poprzeczne pręta mają wpływ na sztywność powłokową pręta. Wpływają na obliczenia uwzględniające torsję powłokową, biorąc pod uwagę siedem stopni swobody (patrz rozdział Usztywnienia poprzeczne prętowe).

Otwory prętowe

Otwory prętowe mają wpływ na wartości przekroju i przebieg sił wewnętrznych. Są istotne dla typu pręta 'Model powierzchniowy'. Jak definiować typ i położenie otworów, opisano w rozdziale Otwory prętowe.

Nieliniowość

Możesz przypisać prętowi nieliniowość. Właściwości nieliniowe są definiowane jako nieliniowości prętowe (patrz rozdział Nieliniowości prętowe).

Punkty pośrednie wyników

Za pomocą punktów pośrednich wyników można kontrolować wydruk wyników w tabelach wzdłuż pręta. Punkty podziału są definiowane w dialogu 'Nowy punkt pośredni wyników pręta' (patrz rozdział Punkty pośrednie wyników prętowych).

Modyfikacje końcowe

Za pomocą modyfikacji końcowych można dostosować graficznie geometrię pręta na jego końcach. W ten sposób można przygotować przeróbki, skróty lub szlifowania do renderowanej prezentacji.

'Wydłużenie': Możesz zdefiniować 'Wydłużenie' dla początku pręta i końca pręta. Wartość ujemna Δ działa jako skrócenie.

'Nachylenie': Przy użyciu nachylenia można szlifować każde końce pręta. Możliwe są kąty nachylenia wokół obu osi pręta, y i z. Dodatni kąt powoduje obrót zgodny z ruchem wskazówek zegara wokół odpowiedniej osi dodatniej.

Aktywuj przenoszenie obciążeń

To pole wyboru umożliwia przenoszenie obciążenia pręta bez względu na jego sztywność za pomocą przenoszenia obciążeń. Sprawia to, że pręt działa w modelu poprzez swoją sztywność. Dystrybucja obciążenia na sąsiednie obiekty jest natomiast kontrolowana za pomocą parametrów, które można określić w zakładce Przenoszenie obciążeń.

Dezaktywuj dla obliczeń

Jeśli zaznaczysz to pole wyboru, pręt wraz z obciążeniem nie będzie uwzględniany przy obliczeniach. W ten sposób można zbadać, jak zmienia się zachowanie systemu nośnego, gdy określone pręty nie są aktywne. Pręty nie muszą być usuwane; obciążenia również pozostają.