шарниры стержней

Шарнир стержня ограничивает внутренние силы и моменты, передаваемые от одного стержня к другим. Шарниры могут быть расположены только на концах стержня, а не в местах вдоль стержня.

Некоторые типы стержней уже располагают шарнирами: Например, ферма не передает моменты, а вантовый стержень не передает ни моментов, ни поперечных сил. К таким типам стержней невозможно придать какие-либо шарниры. Ввод данных заблокирован.

Основное

Вкладка Основные данные управляет основными параметрами шарнира.

Система координат

Шарнир стержня может быть связан с одной из следующих систем координат:

• Местная система осей стержней х, у, z
• Общая система координат X,Y,Z (дополнительно, как рычажный шарнир)
• Пользовательская система осей U,V,W

Как правило, шарниры связаны с местной системой координат стержня. Однако ножничные шарниры (см. рисунок Пересечение стержней) возможны только в общей или пользовательской системе координат.

Условия шарнира

Условия шарнира делятся на 'Поступательные' и 'Вращательные' степени свободы. Первые описывают перемещения в направлении местных или общих осей; вторые описывают повороты вокруг этих осей.

Для определения шарнира, установите флажок для соответствующей оси. Флажок показывает, что перемещение стержня' или поворот вокруг соответствующего направления возможны. Затем константа поступательной или вращательной пружины устанавливается равной нулю. Вы можете в любое время настроить 'Константу пружины' для моделирования упругого шарнира. Задайте жесткость пружины в качестве расчетных значений.

В столбце 'Нелинейность' можно управлять передачей внутренних сил для каждого компонента. В зависимости от степени свободы, затем доступны для выбора в списке нелинейностей соответствующие записи.

Связь, если внутренняя сила отрицательная или положительная

Это позволяет легко контролировать, передаются ли на конце стержня только положительные или отрицательные силы или моменты. Например, au_x -шарнир с нелинейностью 'Фиксировано при положительной N' приводит к тому, что растягивающие силы (положительные) могут, а сжимающие силы (отрицательные) не могут передаваться на конце стержня. Таким образом, шарнир эффективен при отрицательных осевых силах.

В случае местной системы координат, внутренние силы относятся к местной системе координат - xyz.

При выборе другой нелинейности, можно изменить параметры во вкладках Частичная активность, Диаграмма, Трение или диаграмму строительных лесов.

Опции

'Рычажный шарнир' доступен в общей или заданной пользователем системе координат. Этот тип шарнира позволяет моделировать пересечения ряда стержней.

Пример

Четыре стержня соединены в узел. Стержни передают моменты в своем «непрерывном направлении», но не на другую пару стержней. В узле передаются только осевые и поперечные силы.

Назначьте шарнир либо к стержням 3 и 4, либо к стержням 1 и 2. На другую пару пересекающихся стержней нет шарнира.

Частичная работа

Частичная работа компонента шарнира доступна в качестве нелинейного свойства шарнира стержня (см. рисунок Выбор нелинейности шарнира).

Задайте влияние шарнира как для 'Отрицательной зоны', так и для 'Положительной зоны'. Список 'Тип' предлагает различные критерии эффективности шарнира.

• Готово: Благодаря шарниру возможны в полной мере перемещение или поворот.
• Связь от перемещения/поворота высвобождения: Шарнир эффективен только до определенного перемещения или поворота. При превышении предела активируется жесткое соединение или заделка.
• Разрыв от силы/момента в высвобождении: Шарнир эффективен только до определенной силы или момента. Если предел превышен, то шарнир выходит из работы и больше не передает внутреннюю силу или момент.
• Текучесть от силы/момента на высвобождении: Шарнир эффективен только до определенной силы или момента. Если оно будет превышено, то деформации все равно будут увеличиваться, но не внутренняя сила или момент.
• Неэффективность пружины: В случае шарнира с жесткостью пружины, компонент шарнира не эффективен.

Большинство типов шарниров можно объединить с 'проскальзыванием', что означает, что шарнир вступает в силу только после определенного перемещения или поворота.

График

Диаграмма компонента шарнира доступна в качестве нелинейного свойства шарнира (см. изображение {%://#image022586 Выбор нелинейности шарнира]]).

Определите количество точек задания для диаграммы работы, введя соответствующие значения в столбце 'Перемещение' или 'Поворот'. В столбце 'Сила' или 'Момент' можно присвоить x-координаты перемещений или поворотов с силами или моментами шарнира.

Следующие критерии доступны для выбора для 'Начала диаграммы' и 'Конца диаграммы':

• Отказ: Шарнир эффективен только до максимального значения силы или момента. В случае его превышения, достигается полный эффект шарнира. Внутренние силы и моменты больше не передаются.
• Текучесть: Шарнир эффективен только до максимального значения силы или момента. Если оно будет превышено, деформации все равно будут увеличиваться, но не внутренние силы или моменты.
• Непрерывно: Вне диапазона задания, применяется жесткость пружины последнего шага.
• Стоп: Допустимая деформация ограничена максимальным значением перемещения или поворота. Если оно будет превышено, то эффект шарнира приостановится и будет применено жесткое соединение или защемление.

Трение

Список 'Нелинейность' предлагает четыре варианта для задания Трения поступательного шарнира в зависимости от другого компонента шарнира (см. рисунок Выбор нелинейности шарнира).

Переданные шарнирные силы относятся к осевым или поперечным силам, действующим в другом направлении. В зависимости от выбора во вкладке 'Основные', трение зависит только от одной или двух опорных реакций. Существует следующая корреляция между силой трения шарнира и осевой или поперечной силой:

Пластический

Свойства пластического шарнира важны для {%://www.dlubal.com/ru/primenenije/reshajemyje-zadachi/pushover-analysis-software диаграммного метода расчета]]. С опцией « Пластический » нелинейно действующего компонента шарнира для выбора доступны четыре возможности (см. рисунок {%://#image022586 Выбор нелинейности шарнира]]):

• Билинейный
• График
• FEMA 356 | Заделка
• FEMA 356 | Упругое

В столбцах '«Внутренняя сила»/«Внутреннюя сила»_{текучесть} 'и 'δ/δ_{текучесть}' или 'φ/φ_{текучесть} ' задаются свойства пластических областей. Например, при значении M_y/M_y,yeld 1,27, сечение достигает текучести при превышении пластического момента. При превышении 127% пластической прочности стержень выходит из работы.

Предельные пластичные внутренние силы определяются автоматически из характеристик сечения стержня.

Длина стержня влияет на расчет жесткости пластического шарнира. Обычно он определяется автоматически по длине стержней, к которым назначен шарнир. При необходимости, можно задать для шарнира 'Пользовательскую длину стержня'.

Критерии приемлемости

В нижнем разделе диалога можно задать предельные значения критериев текучести, которые будут применяться для безопасности здания. Они описаны, например, для стальных элементов конструкции в таблице 5-5 FEMA 356 (норма ASCE) [1]. Таким образом, при значении 6000 для φ/φ_{текучести} будет достигнуто критическое значение для 'безопасности окружающей среды', как только пластические деформации будут в шесть раз больше, чем те, которые возникают при достижении предела текучести.

На диаграмме также показаны области критериев приемлемости.

Для одного из двух вариантов пластических расчетов по МКЭ критерии приемлемости предустановлены в соответствии со спецификациями американской нормы. При необходимости, можно их настроить, установив флажок 'Пользовательские'.

Укажите 'Тип компонента' в списке. Критерии приемлемости для основных и второстепенных компонентов описаны в таблице 5-5 из {%ref#Refer [1]]].

В {%://https://www.dlubal.com/ru/podderzhka-i-obuchenije/podderzhka/faq/002258 FAQ 2258]] подробно описано, как применить пластический шарнир в диаграммном методе расчёта.

Схема лесов

Диаграмма каркаса компонента шарнира доступна в качестве нелинейного свойства шарнира (см. рисунок Выбор нелинейности шарнира). Он позволяет моделировать механическое воздействие на трубное соединение с внутренней заглушкой между двумя стержнями. Эквивалентная модель переносит изгибающий момент через загруженную наружную трубу и, после положительной фиксации, дополнительно через внутреннюю заглушку, в зависимости от состояния сжатия на конце элемента.

Свойства шарнира можно задать на 'Диаграмме лесов | Внутренняя трубка' и 'диаграмма лесов | Описать внешнюю трубку' отдельно.

Для задания параметров доступны параметры, описанные в разделе диалога {%://#diagram Диаграмма]].