Поверхности

Поверхности описывают геометрию плоских или изогнутых конструктивных элементов, размеры которых значительно больше, чем толщина. Жесткость поверхности определяется на основе материала и толщины. При создании сетки КЭ, на поверхностях создаются 2D элементы. Они применяются для расчетов на центральной оси поверхности.

Для ввода поверхностей можно использовать любые существующие «Граничные линии». Вы также можете использовать прямой ввод, при этом программа автоматически создает любые задающие линии.

Вкладка Основные данные управляет основными параметрами поверхности. При активации флажков, добавляются дополнительные вкладки, где можно ввести конкретную информацию.

Тип жесткости

Тип жесткости определяет способ поглощения внутренних сил или назначение свойств поверхности.

Для выбора в списке доступны различные типы жесткости.

Норматив

Поверхность передает моменты и мембранные силы. Данный подход описывает общее поведение однородной и изотропной поверхностной модели. Свойства жесткости поверхности не зависят от направлений.

Без толщины

Поверхность не имеет жесткости. Этот тип используется для граничных поверхностей тел.

Заделка

Этот тип жесткости позволяет моделировать очень жесткие поверхности, чтобы смоделировать жесткую связь между объектами.

Мембрана

Поверхность имеет одинаковую жесткость во всех направлениях. Только мембранные силы передаются; нет моментов.

без растяжения мембраны

Передаются только моменты и мембранные силы при сжатии. Однако для мембранных сил, вызывающих напряжение, возникает ошибка затронутых элементов поверхности (пример: несущая способность отверстия).

Передача нагрузки

Поверхность не имеет жесткости. С помощью этого типа жёсткости любые нагрузки на поверхность могут быть применены к областям, которые не заполнены поверхностями, например, ветровые нагрузки на окна или стержни здания. Нагрузка этой поверхности распределяется на края или интегрированные объекты. При создании нагрузок на стержни, она преобразуется в глобальных направлениях в соответствии с реальной длиной стержня (направления нагрузок X_L, Y_L, Z_L ).

В новой вкладке затем можно определить критерии для функции «Передача нагрузки».

«Направление передачи нагрузки» описывает направления, в которых нагрузка должна быть применена к объектам. В списке представлены варианты изотропного распределения на основе расчетов МКЭ и ортотропного распределения на полосах поверхности, которые применяются к одной или обеим местным осям поверхности для определения ширины приложения нагрузки.

В случае «Изотропного | МКЭ», RFEM использует отдельную подмодель для определения распределения нагрузки, где поверхность представлена жестким элементом поверхности. Все объекты, интегрированные в поверхность (стержни, линейные и узловые опоры, линии, соединения или узлы, связанные с элементами модели и т.д.), заменяются жесткими линиями или жесткими узловыми опорами. Реакции данной частичной модели затем применяются в качестве нагрузок для 3D расчета в программе RFEM. Если для определенных объектов не требуется передавать никаких нагрузок, то можно указать их в разделе «Удалить влияние из» диалогового окна.

При передаче нагрузок с помощью «полос поверхности» можно задать способ «распределения нагрузки» в RFEM. По умолчанию нагрузка распределяется на смежные объекты с переменным распределением. Однако, если вы хотите достичь равномерного распределения нагрузки, выберите соответствующую запись в списке. Разница между двумя вариантами показана на следующем рисунке.

Способы ввода параметров «Ширина полосы» и «Коэффициент выборки» активны лишь в случае, если в разделе «Возможности» справа был выбран флажок Расширенные параметры распределения. Настройка необходима только для проблемного распределения нагрузки. При желании можно здесь «Задать вес поверхности», например, для учета нагрузки собственного веса остекления.

В разделе «Удалить влияние из» можно исключить из передачи нагрузки стержни, линии и узлы (например, связи). Задайте объекты по отдельности или выберите объект-шаблон, параллельный стержням или линиям без нагрузок.

После задания граничных линий поверхности, в разделе «Загруженные объекты» отображаются напряженные стержни, линии и узлы. Если вы хотите задать конкретное распределение нагрузки, установите флажок Коэффициент распределения нагрузки во вкладке «Основные данные». Затем можно индивидуально задать коэффициенты для несущих объектов во вкладке {%ref#loadDitributionFactorsTab Коэффициенты распределения нагрузки]].

При передаче нагрузок с помощью полос поверхности можно «учитывать эксцентриситет стержня» или «распределение сечения» для того, чтобы правильно определить геометрическое положение стержня или его смещение. Флажок «Пренебречь равновесием моментов» по умолчанию деактивирован. Таким образом, момент формируется от нагрузок на площадь к центру тяжести, а затем сравнивается с моментом от нагрузок на стержень к центру тяжести. На следующем рисунке показано, как произвольная распределенная нагрузка распределяется на противоположные стержни с учетом равновесия моментов и без него.

Тип геометрии

Тип геометрии описывает формальную концепцию поверхности. Для выбора доступны различные типы данных в списке.

Плоскость

У плоской поверхности все граничные линии лежат в одной плоскости. Используйте кнопку списка на панели инструментов для доступа к различным формам плоских поверхностей.

Поверхность можно задать графически (после нажатия кнопки «OK» в диалоговом окне), нарисовав прямоугольник, окружность и т.д. Если вы выберете опцию «Выбрать границу», RFEM автоматически распознает поверхность, как только будет задано достаточное количество граничных линий.

четырехугольник

По своей основной форме она описывает общую четырехугольную поверхность. В качестве граничных линий можно использовать прямые линии, дуги, полилинии и сплайны. Это позволяет моделировать криволинейные поверхности.

Задайте граничные линии четырехугольной поверхности в диалоговом окне «Новая поверхность». Если замкнутая поверхность не может быть образована четырьмя линиями, то допускается более четырех линий. Затем во вкладке «Четырёхугольник» необходимо указать четыре угловых узла, Они определяют способ натяжения криволинейной поверхности.

NURBS

Поверхности NURBS создаются с помощью четырех замкнутых линий NURBS (см. раздел Линии). Таким образом можно смоделировать практически любую поверхность произвольной формы.

Задайте граничные линии поверхности NURBS в диалоговом окне «Новая поверхность». Линии NURBS, образующие противоположные пары, должны иметь одинаковое количество контрольных точек, чтобы порядок этих линий NURBS был «совместимым». На вкладке «NURBS» затем можно задать форму поверхности с помощью «Весов контрольных точек». Координаты выбранной контрольной точки должны быть введены в разделе «Координаты - контрольная точка».

Обрезанная

Когда поверхности пересекаются, вы можете быстро создать соответствующее пересечение: Выберите поверхности, затем откройте контекстное меню. Для выбора доступны различные варианты.

При выборе опции «Создать пересечение», будет создана только линия пересечения. Если вы выберете один из вариантов «Разделить по пересечению», RFEM создаст частичные поверхности и присвоит им тип «Обрезанная». Затем вы можете удалить компоненты, если хотите удалить, например, выступающие поверхности.

Поворот

Поверхность вращения создается, когда существующая линия поворачивается вокруг оси. RFEM создает поверхность из начального и конечного узлов, а также повернутые точки задания линии. В этом процессе создаются новые линии.

Во вкладке «Вращение» задайте граничную линию поверхности, которую требуется повернуть. Задайте угол поворота α. Вы можете задать точки оси вращения с помощью координат или аддон, например

Труба

Поверхность трубки создается путем поворота осевой линии трубки на определенный радиус вокруг оси. В этом процессе создаются новые линии: две окружности и полилиния, параллельная оси трубки.

Во вкладке «Труба» задайте радиус трубки. Эта величина описывает расстояние от оси трубы до центра поверхности. Введите номер центральной линии или выберите ось трубки графически с помощью кнопки аддон, например

Если сечение трубы коническое, активируйте флажок «Другой радиус на конце» и введите соответствующее значение.

Толщина с материалом

Выберите соответствующий тип в списке доступных толщин или задайте новую толщину (см.главу Толщины).

Материал толщины

Предварительно установлен материал толщины, заданной в разделе диалога выше. При необходимости можно выбрать другой материал в списке уже созданных материалов или задать новый (см.главу Материалы). Материал затем присваивается типу толщины.

Шарниры

Шарнир можно использовать для контроля передачи внутренних сил и моментов вдоль линии поверхности (см. раздел Линейные шарниры). После отметки флажка, можно задать тип шарнира во вкладке «Шарниры».

Опора

Если поверхность имеет упругое основание, то во вкладке «Опора» можно выбрать опору поверхности или задать новую (см.раздел Опоры поверхности).

Высвобождение

Чтобы открепить модель от поверхности, нужно сначала выбрать высвобождение поверхности во вкладке «Высвобождения» или задать новое высвобождение (см. раздел Высвобождения поверхностей).

Эксцентриситет

Эксцентриситет можно использовать для моделирования смещения высоты для всей поверхности (см. раздел Эксцентриситеты поверхности). Тип смещения можно задать во вкладке «Эксцентриситет».

Коэффициент распределения нагрузки

Для поверхности типа Передача нагрузки можно задать коэффициенты распределения для объектов, передающих нагрузку. Если вы установите флажок, вы сможете присвоить коэффициенты индивидуально в новой вкладке.

Загруженные объекты поверхности для передачи нагрузок предустановлены в ряд. Каждому объекту присваивается коэффициент 1,00, так что все объекты способствуют передаче нагрузки одинаково. Если вы хотите конкретное распределение, нажмите на следующую свободную строку и выберите линию или стержень. Затем придайте соответствующий «коэффициент распределения».

Уплотнение сетки

Размер сетки КЭ можно настроить в соответствии с геометрией поверхности (см. раздел Уплотнения сетки поверхности). Таким образом, он не зависит от общих настроек сетки. Во вкладке «Уплотнение сетки» затем можно выбрать или задать новое уплотнение сетки поверхности.

Конкретные оси

У каждой поверхности имеется местная система координат. Обычно они располагаются параллельно общим осям. При этом система координат также может быть задана пользователем отдельно для ввода и вывода.

Исходные оси

Ориентация исходных осей важна, например, для ортотропных свойств и свойств основания или для эффекта нагрузки на поверхность.

Список в разделе «Категория» предлагает различные возможности для настройки позиции оси:

• Угловой поворот: Поворот осей поверхности xy вокруг оси z на угол α
• Ось параллельна линиям: Выравнивание оси x или y с линией
• Ось направлена к точке: Выравнивание оси x или y с помощью точки пересечения линии и поверхности
• Ось параллельно системе координат: Выравнивание осей с пользовательской системой координат

Объекты-ориентиры можно также экспортировать графически с помощью аддон, например

Однако, с помощью флажка «Перевернуть местную ось z» можно выровнять оси z и y в противоположном направлении.

Оси результатов

В настоящее время ориентация осей результатов возможна только для настройки, которая «идентична исходным осям».

Решётка для результатов

Каждая поверхность покрыта решеткой, которая используется для результатов, показанных в таблицах. Это позволяет выводить результаты в равноудаленных, регулируемых точках результатов, которые не зависят от сетки КЕ.

По умолчанию задана декартова сетка поверхности с равномерным расстоянием между точками сетки 0,5 м в обоих направлениях. При необходимости можно настроить «расстояния решетки» в направлении x (b) и y (h), применить «поворот решетки» или изменить «начало решетки». Для круглых поверхностей предлагается тип сетки «Полярная» как альтернатива для вывода численных результатов.

При активации флажка «Адаптировать автоматически» в разделе «Опции», точки сетки будут при изменении поверхности адаптированы к новой геометрии.

В разделе «Точки» можно проверить координаты созданных точек сетки. Изменения в таблице не возможны.

Интегрированные объекты

Как правило, RFEM автоматически обнаруживает все объекты, лежащие на поверхности, которые не используются для задания поверхности.

Количество связанных с поверхностью узлов, линий и отверстий указано в разделе «Интегрированные объекты в поверхность».

Если объект не распознается, необходимо интегрировать его вручную: Деактивируйте Автоматическое определение объекта. Теперь стали доступны поля ввода в разделе «Объекты, интегрированные в поверхность». Добавить отсутствующий номер объекта или применить , для определения объекта в графическом виде.

Деактивировать для вычисления

Этот флажок дает возможность не учитывать поверхность для расчета; например, для моделирования стадий строительства или для анализа различных версий моделирования. В этом случае жесткость, граничные условия и нагрузки поверхности не применяются.

Информация | Аналитически

Этот раздел диалога отображается после того, как вы задали граничные линии поверхности. Он предоставляет обзор важных свойств поверхности, таких как площадь, объём и масса, а также положение центра тяжести и ориентацию поверхности. Соответственно, учитываются и отверстия.