Kąt obrotu pręta

Artykuł o tematyce technicznej

W strukturach przestrzennych pozycja pręta odgrywa ważną rolę w określaniu sił wewnętrznych. Orientacja osi prętów może być zdefiniowana przez globalny kąt obrotu przekroju poprzecznego lub określony kąt obrotu pręta. Te dwa kąty są dodawane w celu określenia położenia głównych osi elementu w modelu 3D.

W tym artykule opisano, w jaki sposób programy RFEM i RSTAB ustawiają automatycznie położenie prętów i jak można je regulować za pomocą kątów obrotu pręta, jeśli jest to wymagane.

Lokalne osie członkowskie

Układ współrzędnych związany z prętami z osiami x, y i z jest zdefiniowany jako prostokątny ze śrubami po prawej stronie. Lokalna oś elementu x zawsze reprezentuje oś środkową elementu. Łączy początkowy węzeł z węzłem końcowym, podczas gdy dodatni kierunek osi x jest zorientowany od początkowego węzła i do węzła końcowego j elementu. W przypadku symetrycznych przekrojów lokalnych osie yiz reprezentują główne osie pręta (osie te są oznaczone jako u i v w przypadku asymetrycznych przekrojów). Oś y jest „główną” osią przekroju.

Rysunek 01 - Osie lokalnych członków x, y i z

Kąt obrotu pręta β

Jeśli element ma obrót wokół swojej osi wzdłużnej, ten obrót może być określony przez kąt β. Położenie, a tym samym lokalny układ współrzędnych elementu xyz, jest wyraźnie opisany przez określenie początkowego węzła i oraz węzła końcowego j, jak również kąta obrotu β.

Program automatycznie definiuje pozycję lokalnych osi y i z: Oś z znajduje się w przestrzeni w taki sposób, że część Z strzałki kierunkowej odnoszącej się do globalnego układu współrzędnych zawsze wskazuje dodatni kierunek globalny Z. oś y jest następnie uzyskiwana zgodnie z regułą prawej ręki. Z tej pozycji element można obracać za pomocą kąta obrotu β, który wskazuje obrót układu lokalnego x, y, z względem układu odniesienia x ', y', z '. W przypadku ustawienia domyślnego β = 0 °, układem odniesienia jest system lokalny w tym samym czasie. W przypadku kąta dodatniego β kierunki y i z obracają się wokół osi pręta podłużnego (oś lokalna x), jak w przypadku śruby prawej.

Rysunek 02 - Kąt obrotu pręta β

Jeśli lokalny system xyz jest obrócony o 90 ° w prawo, oś y znajduje się w pozycji osi z przed obrotem.

Rysunek 02 pokazuje obrót w lewo. W tym przypadku kąt β należy wprowadzić jako ujemny.

Orientacja członka w przypadku poziome pozycji członka

Jeśli element znajduje się w pozycji poziomej, orientacja i obrót są wyraźne, jak pokazano na rysunku 02. Jeśli jednak element znajduje się w przestrzeni, program orientuje element zgodnie z następującymi zasadami.

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

Przypadek 1: Ogólne położenie elementu, β = 0 °
Oś odniesienia y 'jest równoległa do globalnej płaszczyzny XY. Oś odniesienia z 'jest prostopadła do osi x' i y ', podczas gdy jej składowa Z zawsze wskazuje w kierunku globalnej osi Z. Jeśli oś Z jest zdefiniowana w dół w Danych ogólnych, wskazuje w kierunku dodatni komponent Z; jeśli oś Z jest zdefiniowana w górę, wskazuje w kierunku ujemnego komponentu Z. Kierunki osi są zgodne z regułą po prawej stronie.

Rysunek 03 - Członek w pozycji ogólnej

Przypadek 2: Pozycja pionowa elementu, β = 0 °
Oś odniesienia y 'wskazuje kierunek globalnej osi Y. Oś z jest uzyskiwana za pomocą reguły prawej ręki; jeśli β = 0 °, wskazuje w kierunku globalnej osi X.

Rysunek 04 - Człon w pozycji pionowej z kątem obrotu członu 0 ° i 45 °

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

Rysunek 05 - Człon w pozycji pionowej z kątem obrotu członu ± 90 ° i 180 °

Człon może być obracany wokół osi podłużnej tego elementu za pomocą kąta obrotu β. Dodatni kąt odpowiada obrotowi osi y w kierunku osi z. Ważne jest dla orientacji osi, niezależnie od tego, czy element jest zdefiniowany od góry do dołu czy odwrotnie (patrz Rysunek 04 i Rysunek 05).

Modyfikacja osi członkowskiej ze względu na pozycję członka

Jeśli oś „przeskakuje” w przypadku podpierającego elementu ciągłego, przyczyną jest zazwyczaj automatyczna klasyfikacja położenia pręta: Pozycja pręta jest klasyfikowana jako „pionowa”, a pozycja połączonych elementów jako „ogólna” ” Ogólna pozycja pręta ma zastosowanie, jeśli istnieją (minimalnie) różne współrzędne X i Y dla węzłów definicji pręta, więc pręt jest lekko nachylony.

Rysunek 06 - Modyfikacja osi członka

Zmienne osie komplikują definicję lokalnych obciążeń i niedoskonałości pręta. Wpływają również na symbole i znaki sił wewnętrznych.

Zwłaszcza podczas importowania modelu DXF może się zdarzyć, że współrzędne X i Y węzłów definicji nie są identyczne ze wszystkimi miejscami dziesiętnymi. Można to skorygować ręcznie. Lepszym sposobem jest skompensowanie odchyleń za pomocą opcji programu „Regeneruj model”, która pozwala również na zdefiniowane przez użytkownika tolerancje.

Rysunek 07 - Okno dialogowe „Regeneruj model” i wynik

streszczenie

W modelu 3D orientacja pręta jest ważna zarówno dla sztywności modelu, jak i dla przypisywania obciążeń lokalnych. Podczas wprowadzania elementu system lokalnej osi jest automatycznie definiowany na podstawie węzłów definicji. Następnie można dostosować orientację osi za pomocą kąta obrotu pręta. RFEM i RSTAB umożliwiają szybkie i niezawodne sprawdzenie pozycji pręta w renderowaniu 3D.

Odniesienie

[1] Ręczny program RFEM (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Pobierz .
[2] Podręcznik RSTAB (2013). Tiefenbach: Dlubal Software. Pobierz .

Do pobrania

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

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