Kąt obrotu pręta

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

W przypadku konstrukcji przestrzennych położenie pręta odgrywa ważną rolę przy wyznaczaniu sił wewnętrznych. Orientację osi pręta można zdefiniować przy użyciu globalnego kąta obrotu przekroju lub przy użyciu określonego kąta obrotu pręta. Te dwa kąty są dodawane w celu określenia położenia osi głównych pręta w modelu 3D.

W tym artykule opisano, w jaki sposób programy RFEM i RSTAB ustawiają położenie prętów automatycznie ustawiane oraz, w jaki sposób można dostosować je przy użyciu kątów obrotu prętów.

Lokalne osie pręta

Związany z prętem układ współrzędnych z osiami x, y i z jest definiowany jako prostokątny za pomocą śrub prawych. Lokalna oś x pręta zawsze odpowiada środkowej części pręta. Łączy węzeł początkowy z węzłem końcowym, podczas gdy dodatni kierunek osi x jest zorientowany od początkowego węzła i do węzła końcowego j pręta. W przypadku przekrojów symetrycznych lokalne osie y i z stanowią osie główne pręta (w przypadku przekrojów asymetrycznych osie te są oznaczone jako u i v). Oś y jest „główną“ osią przekroju.

Rysunek 01 - Lokalne osie pręta x, y i z

Kąt obrotu pręta β

Jeżeli pręt posiada obrót wokół swojej osi podłużnej, obrót ten można zdefiniować pod kątem β. Położenie, a tym samym lokalny układ współrzędnych pręta xyz, opisano w przejrzysty sposób, określając węzeł początkowy i, węzeł końcowy j oraz kąt obrotu β.

Następnie program automatycznie definiuje położenie lokalnych osi y i z: Oś z jest umieszczona w przestrzeni w taki sposób, że część Z strzałki kierunkowej odnoszącej się do globalnego układu współrzędnych zawsze wskazuje na dodatni globalny kierunek Z. Oś y jest obliczana na podstawie reguły prawej. Z tego położenia pręt można obracać za pomocą kąta obrotu β, co oznacza obrót układu lokalnego x, y, z w odniesieniu do układu odniesienia x ', y', z '. W przypadku domyślnego ustawienia β = 0 ° układ odniesienia jest jednocześnie układem lokalnym. W przypadku kąta dodatniego β kierunki y i z obracają się wokół osi podłużnej pręta (lokalna oś x), podobnie jak w przypadku prawej śruby.

Rysunek 02 - Kąt obrotu pręta β

Jeżeli układ lokalny xyz jest obrócony o 90 ° za pomocą śruby z prawej strony, oś y znajduje się przed obrotem w położeniu osi z.

Rysunek 02 pokazuje obrót śrubowania lewej strony. W tym przypadku należy wprowadzić kąt β jako ujemny.

Orientacja pręta w przypadku niehoryzontalnego położenia pręta

Jeżeli pręt znajduje się w położeniu poziomym, orientacja i obrót są wyraźne, jak pokazano na rysunku 02. Jeżeli jednak pręt jest umieszczony w przestrzeni, program orientuje pręt zgodnie z następującymi regułami.

Dla kąta obrotu pręta β = 0 °, możliwe są dwa przypadki.

1 Przypadek: Ogólne położenie pręta, β = 0 °
Oś odniesienia y 'jest równoległa do globalnej płaszczyzny XY. Oś odniesienia z 'jest prostopadła do osi x' i y ', a jej składowa Z zawsze wskazuje w kierunku globalnej osi Z. Jeżeli oś Z jest zdefiniowana w dół w Dane ogólne, wskazuje ona w kierunku dodatniej składowej Z; jeżeli oś Z jest zdefiniowana w górę, wskazuje ona w kierunku ujemnej składowej Z. Kierunki osi są zgodne z regułą prawej dłoni.

Rysunek 03 - Pręt w pozycji ogólnej

2. Przypadek: Pionowe położenie pręta, β = 0 °
Oś odniesienia y 'wskazuje w kierunku globalnej osi Y. Oś z obliczana jest przy użyciu reguły prawej dłoni; jeżeli β = 0 °, wskazuje to w kierunku globalnej osi X.

Rysunek 04 - Pręt w położeniu pionowym z kątem obrotu 0° i 45°

Dla kąta obrotu pręta ± 90 ° i 180 ° program stosuje następujące założenia dla prętów w pozycji pionowej:

Rysunek 05 - Pręt w położeniu pionowym z kątem obrotu ± 90° i 180°

Pręt można obrócić wokół osi podłużnej przy użyciu kąta obrotu β. Dodatni kąt odpowiada obrotowi osi y w kierunku osi z. Jest to istotne dla orientacji osi, czy pręt jest zdefiniowany od góry do dołu czy przeciwnie (patrz Rysunek 04 i Rysunek 05).

Zmiana osi pręta w wyniku położenia pręta

Jeżeli oś „przeskakuje” w przypadku pręta ciągłego podpartego, przyczyną jest zazwyczaj automatyczna klasyfikacja położenia pręta: Położenie pręta ciągłego jest klasyfikowane jako „pionowe”, a położenie połączonych prętów jako „ogólne”. Ogólne położenie pręta ma zastosowanie, jeżeli (minimalnie) istnieją różne współrzędne X i Y dla węzłów definicji pręta, a zatem pręt jest lekko nachylony.

Rysunek 06 - Zmiana osi pręta

Osie zmienne komplikują definiowanie lokalnych obciążeń prętowych i imperfekcji. Mają one również wpływ na symbole i znaki sił wewnętrznych.

Zwłaszcza w przypadku importu modelu DXF może się zdarzyć, że współrzędne X i Y węzłów definicji nie będą identyczne ze wszystkimi miejscami dziesiętnymi. Można to skorygować ręcznie. Lepszym sposobem jest skompensowanie odchyleń za pomocą opcji programowej „Regeneracja modelu”, która umożliwia również tolerancje zdefiniowane przez użytkownika.

Rysunek 07 - Okno dialogowe "Regenerować model" i wynik

Podsumowanie

W modelu 3D orientacja pręta jest istotna dla sztywności modelu oraz dla przydzielania lokalnych obciążeń. Podczas wprowadzania pręta lokalny układ osi jest definiowany automatycznie na podstawie węzłów definicji. Następnie można dostosować orientację osi przy użyciu kąta obrotu pręta. Programy RFEM i RSTAB umożliwiają szybkie i wiarygodne sprawdzenie położenia pręta w renderingu 3D.

Odniesienie

[1] Manual RFEM 5 . Tiefenbach: Dlubal Software, 2013. Pobierz
[2] Instrukcja RSTAB. Tiefenbach: Dlubal Software, 2013. Pobierz

Słowa kluczowe

Kąt obrotu pręta Kąt obrotu Oś pręta Orientacja pręta Pozycja pręta System osi

Do pobrania

Linki

Kontakt

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RSTAB Program główny
RSTAB 8.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczania konstrukcji ramowych, belkowych i szkieletowych, wykonujące obliczenia liniowe i nieliniowe sił wewnętrznych, odkształceń i reakcji podporowych

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD