Przekroje

Aby opisać właściwości pręta, potrzebny jest przekrój: cechy przekroju i przypisane właściwości materiałowe wpływają na sztywność pręta.

Nie każdy zdefiniowany przekrój musi być użyty w modelu. Dzięki temu można szybko modelować warianty bez usuwania przekrojów. Jednak przekroje nie mogą być ponumerowane na nowo.

Okno dialogowe "Nowy przekrój"

Nazwa

Możesz ustawić dowolną nazwę dla przekroju i określić właściwości przekroju. Jeśli oznaczenie odpowiada wpisowi w bibliotece, RFEM odczytuje zapisane właściwości. Aby wybrać przekrój z biblioteki, kliknij przycisk na końcu linii wprowadzania. Przejęcie przekrojów opisano w rozdziale Biblioteka przekrojów.

W przypadku przekrojów z biblioteki właściwości przekroju są ustawione na stałe i nie można ich zmieniać. Wyjątkiem są powierzchnie ścinane i wymiary dla nierównomiernych obciążeń temperaturowych.

W przypadku niestandardowej nazwy przekroju wszystkie wartości przekroju muszą być definiowane ręcznie. Możesz wtedy używać przekroju do określania sił wewnętrznych. Jednak zaprojektowanie tego przekroju nie jest możliwe, ponieważ nie można zdefiniować punktów naprężenia.

Podstawy

Zakładka Podstawy zarządza fundamentalnymi parametrami przekroju.

Materiał

Każdy przekrój musi mieć przypisany materiał. Możesz go wybrać z listy już zdefiniowanych materiałów. Przyciski obok pola wprowadzania umożliwiają wybór materiału z biblioteki lub ponowne jego zdefiniowanie (patrz rozdział Materiały).

Kategorie

Typ przekroju

W przypadku przekrojów z biblioteki 'Typ przekroju' jest wstępnie ustawiony zgodnie z tamże używanymi klasyfikacjami (patrz rozdział Biblioteka przekrojów). Niestandardowe przekroje przypisuje się do typu 'Podstawowy'.

Lista typów przekrojów

Sposób produkcji

Dla przekrojów z biblioteki wyświetlany jest sposób produkcji profilu. Kontroluje on określone wytyczne projektowe, na przykład linie wyboczenia zimnogiętych profili rurowych.

Opcje

Wyłączanie sztywności na ścinanie

Uwzględnienie sztywności na ścinanie prowadzi do wzrostu odkształceń w wyniku sił poprzecznych. Odkształcenie ścinające ma mniejsze znaczenie w przypadku profili walcowanych i spawanych. Jednak w przypadku masywnych przekrojów i profili drewnianych zaleca się uwzględnienie sztywności na ścinanie przy obliczaniu odkształceń.

Wyłączanie sztywności na zwichrzenia

Pole kontrolne do uwzględnienia sztywności na zwichrzenia dostępne jest, gdy w podstawowych danych aktywowany jest dodatek analityczny Skręcanie giętne. W takim przypadku możesz kontrolować, czy sztywność na zwichrzenia przekroju będzie używana w obliczeniach z siedmioma stopniami swobody.

Obrót przekroju

Obrót przekroju opisuje kąt, o który obracany jest przekrój. Możesz zdefiniować kąt obrotu α' w zakładce Obrót przekroju.

Definiowanie obrotu przekroju i odbicia lustrzanego przekroju L.

W przypadku przekrojów niesymetrycznych ta zakładka oferuje również możliwość 'Odbicia' profilu. Możesz na przykład ustawić profil L w odpowiedniej pozycji.

Jeśli importujesz przekrój z biblioteki lub RSECTION, nie musisz się martwić o kąt obrotu przekroju α'. RFEM odczytuje ten kąt automatycznie. W przypadku profili zdefiniowanych samodzielnie musisz jednak samodzielnie określić kąt głównych osi i następnie dopasować ich położenie przy użyciu obrotu przekroju.

Hybrydowy

Opcja 'Hybrydowy' dostępna jest dla przekrojów typu 'Parametryczny - Grubowarstwowy II' oraz dla profili z RSECTION, które składają się z kilku materiałów. W zakładce Hybrydowy możesz przypisać właściwości materiałowe składnikom złożonych przekrojów drewnianych.

Definiowanie przekroju hybrydowego

Określ 'Materiał referencyjny' – jeden z materiałów składowych – który będzie używany do określania teoretycznych wartości przekrojów złożonych. Udział sztywności składników jest określany z uwzględnieniem odpowiednich właściwości materiałowych w odniesieniu do materiału referencyjnego. Jednak wybór materiału referencyjnego nie wpływa na sztywność całkowitego przekroju.

Model cienkościenny

Za pomocą pola kontrolnego 'Model cienkościenny' możesz kontrolować, według której teorii wartości przekrojów zostaną obliczone dla przekrojów typu 'Normalizowany - Stal' i 'Parametryczny - Cienkościenny'. W przypadku przekroju grubowarstwowego powierzchnie ścinania i moment bezwładności skręcania są obliczane inną metodą, ponieważ analityczne rozwiązanie dotyczy wyłącznie przekrojów cienkościennych.

Amerykańskie oznaczenie wartości przekrojów

Symbole wartości przekrojów różnią się według europejskich i amerykańskich konwencji. Za pomocą pola kontrolnego możesz określić, czy na przykład momenty statyczne będą oznaczane jako S czy Q.

Szacowanie kosztów

Szacowanie kosztów zazwyczaj odbywa się na podstawie kosztów materiału, który jest przypisany do prętów z przekrojem (zobacz rozdział Materiały). Jeśli dla konkretnego przekroju mają obowiązywać specyficzne parametry, możesz oddzielnie określić jednostkowe koszty i jednostki w zakładce Szacowanie kosztów.

Szacowanie emisji CO₂

Również szacowanie emisji CO₂ jest zazwyczaj wykonywane na podstawie materiału przekroju. Możesz oddzielnie określić jednostkowe emisje i jednostki w zakładce Szacowanie emisji CO₂ dla każdego przekroju.

Wygładzanie naprężeń, aby uniknąć singularności

Wygładzanie naprężeń jest przede wszystkim przydatne w przypadku złożonych przekrojów drewnianych, aby uniknąć singularności w strefach połączeń. Tam naprężenia ścinające często prowadzą do szczytów naprężeń, które mogą niekorzystnie wpłynąć na projektowanie. Dzięki tej funkcji uzyskuje się lepszy rozkład naprężeń.

Porównanie funkcji 'Bez wygładzania naprężeń' (po lewej) i 'Z wygładzaniem naprężeń' (po prawej)

Wartości przekroju

W tym rozdziale przedstawiono najważniejsze wartości przekroju. Dodatkowe właściwości znajdują się w zakładce Wartości przekroju.

Powierzchnie przekrojów

Powierzchnie przekrojów dzielą się na powierzchnię całkowitą 'Osiową A' oraz powierzchnie 'Ścinania A_y' i 'Ścinania A_z'. Powierzchnia ścinania A_y jest powiązana z momentem bezwładności I_z, powierzchnia ścinania A_z odpowiednio z I_y.

W poniższym artykule znajdziesz informacje na temat określania powierzchni ścinania:

• KB 000966 | Typy płaszczyzn uskokowych i ich znaczenie

Powierzchnie ścinania mają wpływ na odkształcenia ścinające, które powinny być uwzględnione szczególnie w przypadku krótkich, masywnych prętów. Jeżeli zmienisz powierzchnie ścinania, należy unikać ekstremalnie małych wartości: powierzchnie ścinania znajdują się w mianowniku równań, co może prowadzić do problemów numerycznych.

Moment bezwładności powierzchni

Momenty bezwładności definiują sztywność przekroju względem obciążenia momentami: moment bezwładności skręcania I_T opisuje sztywność przeciw skręcaniu wokół osi podłużnej, momenty powierzchni 2. rzędu I_y i I_z sztywność przeciw zginaniu wokół lokalnych osi y i z. Oś y jest uważana za oś 'silną'. Moment bezwładności przekroju 2. rzędu I_ω opisuje odporność na zwichrzenia.

W przypadku profili niesymetrycznych momenty bezwładności są podawane wokół głównych osi u i v przekroju. Lokalne osie przekroju są przedstawione na grafice przekroju.

Właściwości przekroju i osie przekroju L.

Możesz dostosować powierzchnie przekrojów i momenty bezwładności poprzez czynniki, które zdefiniujesz jako 'modyfikację strukturalną' specyficzną dla przekroju (patrz rozdział Modyfikacje strukturalne).

Nachylenie głównych osi

Nachylenie głównych osi opisuje położenie głównych osi w odniesieniu do standardowego systemu głównych osi przekrojów symetrycznych. W przypadku profili niesymetrycznych jest to kąt α między osią y a osią u (dodatni w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara). W przypadku profili symetrycznych główne osie są oznaczane jako y i z, a dla profili niesymetrycznych jako u i v (zobacz rysunek Wartości przekrojów i osie).

Nachylenie głównych osi określa się według poniższego równania:

Nachylenie głównych osi dla profili z biblioteki nie jest edytowalne. Możesz jednak obrócić przekrój o wybrany kąt: włącz pole kontrolne 'Obrót przekroju' w sekcji 'Opcje' (zobacz sekcja Obrót przekroju).

Wymiary (dla nierównomiernych obciążeń temperaturowych)

Wymiary przekroju w odniesieniu do szerokości b i wysokości h są potrzebne do obliczania obciążeń temperaturowych.

RSECTION

Jeżeli istnieje przekrój stworzony przy pomocy RSECTION, możesz otworzyć program do przekrojów za pomocą przycisku i zmienić przekrój.

Wartości przekroju

W zakładce Wartości przekroju są szczegółowo wymienione właściwości przekroju.

Charakterystyki przekroju parametrycznego

Parametryczne wartości przekrojów są obliczane za pomocą programu RSECTION.

Statystyka

Zakładka Statystyka daje przegląd prętów w modelu, które używają danego przekroju. 'Całkowita masa' może być użyta na przykład do listy stali lub szacowania kosztów.

Statystyka przekroju

Punkty

Geometria przekroju jest definiowana przez punkty. Stanowią one także podstawę dla Linie.

Punkty przekroju

Współrzędne punktów definicyjnych są przedstawione w tabeli. Gdy wybierzesz wiersz, ten punkt jest wyświetlany na czerwono na diagramie przekroju. W przypadku cienkościennych przekrojów punkty definicyjne na liniach środkowych są oznaczone symbolem +. Wygenerowane punkty kontrolne łuków są oznaczone kłódką z symbolem +. Punkty na krawędziach przekroju wynikają z grubości elementów.

W łukach możesz w sekcji 'Parametry' odczytać parametry łuku oprócz współrzędnych punktów.

Linie

Punkty przekroju są połączone liniami, tak że geometria przekroju jest określona konturami. Linie stanowią także podstawę dla Części.

Linie przekroju

Punkty definicyjne linii, jak również typy i długości linii są przedstawione w tabeli. Gdy wybierzesz wiersz, ta linia jest wyświetlana na czerwono na diagramie przekroju.

Części

Na podstawie konturowych linii przekroju tworzona jest jedna lub więcej części.

Części przekroju

Dla każdego segmentu przekroju podane są linie definicyjne, materiał, powierzchnia przekroju oraz masa w odniesieniu do długości.

Punkty naprężenia

Punkty naprężenia są potrzebne do określenia naprężeń w przekroju. Wszystkie profile z biblioteki mają punkty naprężenia w miejscach istotnych dla projektowania.

Zakładka Punkty naprężenia składa się z maksymalnie czterech podzakładek. Tutaj możesz odczytać współrzędne punktów naprężenia, momenty statyczne i współrzędne skręcania z przypisanymi grubościami (dla przekrojów cienkościennych) oraz jednostkowe naprężenia obliczone za pomocą teorii cienkościennej TWA (dla przekrojów cienkościennych) i metody elementów skończonych FEM.

Kontrola punktów napięcia i wartości przekrojów

Możesz sprawdzić przebiegi przekroju i naprężeń na grafice przekroju: kliknij w kolumnę wartości lub wybierz typ z listy poniżej grafiki.

Siatka MES

Ostatnia zakładka zarządza ustawieniami dla siatki MES, na której podstawie są obliczane wartości przekrojów i jednostkowe naprężenia.

Siatka ES przekroju

Dwa pola wprowadzania oferują możliwość wpływania na dysektyzację. Dzięki współczynnikowi mniejszemu niż 1 generuje się dokładniejszą siatkę, natomiast współczynnik większy niż 1 generuje siatkę bardziej zgrubną. Zazwyczaj nie są tu wymagane żadne dostosowania.

Szacowanie kosztów

Zakładka Szacowanie kosztów jest wyświetlana, jeżeli w zakładce 'Podstawy' zaznaczono Szacowanie kosztów.

Określanie ceny jednostkowej i jednostki dla przekroju

Jeśli dla materiału przekroju są już wymagania dotyczące szacowania kosztów, pole kontrolne 'Przejmij z materiału' jest domyślnie włączone. Dzięki temu obowiązują definicje kosztów jednostkowych związanych z prętami, a podwójne określenia są zablokowane. Jeśli chcesz oddzielnie zdefiniować koszt jednostkowy i jednostki dla określonych właściwości prętów, wyłącz pole kontrolne.

Zaznacz, która wielkość przekroju jest istotna dla szacowania kosztów: Masa, Objętość, Powierzchnia lub Długość. W kolumnie 'Koszt jednostkowy' wpisz wartość, jaką kosztuje jednostka parametru. W liście kolumny 'Jednostka' dostępne są różne możliwości dla kosztów jednostkowych.

Wartości podane w kolumnie 'Ilość' dotyczą masy, objętości, powierzchni i długości prętów, które są przypisane do przekroju.

'Koszty' pokazują cenę wszystkich używanych prętów przekroju. Reprezentują one także 'Koszty całkowite'. Jeśli kilka przekrojów jest aktywowanych do szacowania kosztów, można odczytać udział kosztów tego przekroju w [%] w całkowitych kosztach.

Szacowanie emisji CO₂

Zakładka Szacowanie emisji CO₂ pojawia się, gdy w zakładce 'Podstawy' zaznaczono Szacowanie emisji CO₂.

Ustawianie emisji jednostkowej i jednostki przekroju

Jeśli dla materiału przekroju są już wymagania dotyczące szacowania emisji CO₂, pole kontrolne 'Przejmij z materiału' jest domyślnie włączone. Dzięki temu obowiązują definicje jednostkowych emisji związanych z prętami, a podwójne określenia są zablokowane. Jeśli chcesz oddzielnie zdefiniować jednostkowe emisje i jednostki dla określonych właściwości prętów, wyłącz pole kontrolne.

Zaznacz, która wielkość przekroju jest istotna dla szacowania emisji CO₂: Masa, Objętość, Powierzchnia lub Długość. W kolumnie 'Jednostkowa emisja' wpisz wartość, jaką powoduje jednostka materiału pod względem CO₂. W liście kolumny 'Jednostka' dostępne są różne jednostki emisji dla ekwiwalentów CO₂.

Wartości pokazane w kolumnie 'Ilość' dotyczą masy, objętości, powierzchni i długości prętów, które są przypisane do przekroju. 'Emisja' jest obliczana na podstawie tych wartości i jednostkowej emisji.

'Całkowita emisja' podaje ekwiwalent CO₂, który powodują wszystkie pręty przekroju. Ponadto, procentowy udział emisji, który ten przekrój ma względem całkowitych emisji, jest również podany. 'Całkowita emisja' jest wynikiem sumy wszystkich emisji wszystkich przekrojów.