Угол поворота стержня

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

В пространственных структурах, положение стержня играет важную роль в определении внутренних сил. Ориентация осей стержня может быть задана либо с помощью глобального угла поворота сечения, либо с помощью угла вращения специального стержня. Данные два угла добавляются для определения положения основных осей стержня в 3D модели.

В данной статье описывается, как положение стержня RFEM и RSTAB определяется автоматически и, при необходимости, регулируется с помощью углов поворота стержня.

Локальные оси стержня

Связанная с стержнем система координат с осями x, y и z определяется прямыми углами и прямыми углами. Локальная ось стержня x всегда представляет центральную ось стержня. Он соединяет начальный узел с конечным узлом, причем положительное направление оси x направлено от начального узла i к конечному узлу j стержня. Для симметричных сечений локальные оси y и z представляют главные оси стержня (для асимметричных сечений эти оси называются u и v). Ось y является «сильной» осью сечения.

Pисунок 01 - Точки локального стержня x, y и z

Угол поворота стержня β

Если у стержня есть вращение вокруг его продольной оси, это вращение может быть определено углом β. Задав начальный узел s и конечный узел j, а также угол поворота β, можно четко описать положение и, следовательно, локальную систему координат стержня xyz.

Сначала программа автоматически определяет положение локальных осей y и z: ось z лежит в пространстве, поэтому Z-компонента стрелки направления всегда указывает в положительном глобальном направлении Z относительно глобальной системы координат. Затем ось y получается по правилу трех пальцев. Из этой позиции стержень можно повернуть на угол поворота β, который указывает на вращение локальной системы x, y, z относительно системы отсчета x ', y', z '. Для установки по умолчанию β = 0 °, система отсчета также является локальной системой. Для положительного угла β направления y и z вращаются вокруг продольной оси стержня (локальная ось x), как с правым винтом.

Pисунок 02 - Угол поворота стержня β

Если локальная система xyz повернута по часовой стрелке на 90 °, то ось y находится перед осью вращения z.

На рисунке 2 вращение левостороннее. В этом случае введите угол β отрицательно.

Ориентация стержня для не горизонтального размещения стержня

Если стержень находится в горизонтальном положении, ориентация и вращение будут четкими в соответствии с рисунком 2. Однако, для размещения стержня в пространстве, программа выравнивает стержень по следующим правилам.

Возможны два случая для угла поворота стержня β = 0 °.

1. Случай: Общее положение стержня, β = 0 °
Базовая ось y 'выровнена параллельно общей плоскости XY. Исходная ось z 'перпендикулярна осям x' и y ', причем ее компонент Z всегда направлен в направлении общей оси Z. Если в общих данных задана ось Z, она указывает в направлении положительной Z-компоненты, а ось Z направлена вверх в направлении отрицательной Z-компоненты. Направления осей следуют правилу трех пальцев.

Pисунок 03 - Участник в общей позиции

2. Случай: Вертикальное положение стержня, β = 0 °
Исходная ось y 'указывает в направлении общей оси Y. Ось z является результатом правила трех пальцев; при β = 0 ° он указывает в направлении глобальной оси X.

Pисунок 04 - Стержень в вертикальном положении с углом поворота стержня 0 ° и 45 °

Для углов поворота стержня ± 90 ° и 180 ° программа делает следующие предположения для стержней в вертикальном положении:

Pисунок 05 - Стержень в вертикальном положении с углом вращения стержня ± 90 ° и 180 °

Элемент может вращаться вокруг своей продольной оси с углом поворота β; Положительный угол соответствует повороту оси y в направлении оси z. Для ориентации осей важно, будет ли стержень определен сверху вниз или противоположно (см. Рисунки 4 и 5).

Изменение осей стержня из-за положения стержня

Если оси «скачут» во время непрерывного движения колонны, автоматическая классификация положения стержня обычно является причиной: Положение стержня колонны классифицируется как «вертикальное», положение примыкающего стержня - «общее». Общая позиция стержня принимается, если (минимально) для узла определения стержня доступны (минимально) различные координаты X и Y, стержень также наклонен.

Pисунок 06 - Модификация осей стержня

Изменение осей усложняет определение локальных нагрузок на стержни и их несовершенств, а также влияет на описания и знаки внутренних сил.

Особенно при импорте модели DXF может случиться, что координаты X и Y узлов определения не будут идентичны всем десятичным разрядам. Отклонения можно более элегантно компенсировать с помощью опции программы «Регенерировать модель», которая также позволяет задавать пользовательские допуски.

Pисунок 07 - Диалоговое окно «Регенерировать модель» и результат

Резюме

В 3D-модели, ориентация стержней важна для жесткости модели и распределения локальных нагрузок. При вводе стержня система локальных осей первоначально определяется автоматически на основе узлов определения. Ориентация осей может быть затем отрегулирована индивидуально с помощью угла поворота стержня. В RFEM и RSTAB, положение стержней может быть надежно и быстро проверено в 3D-рендеринге.

Литература

[1]Руководство RFEM 5. Tiefenbach: Dlubal Software, февраль 2016 г. Скачать
[2]Руководство RSTAB. Tiefenbach: Dlubal Software, февраль 2016 г. Скачать

Ключевые слова

Угол поворота стержня Угол поворота ось стержня Расположение стержня Позиция стержня Сисетема осей

Загрузки

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

Цена первой лицензии
2 550,00 USD