Вкладка Основные управляет элементарными параметрами стержня. Если в разделе 'Опции' установлен флажок, обычно добавляется еще одна вкладка диалогового окна. Там можно определить детали.
Тип стержня
Тип стержня определяет, каким образом могут восприниматься внутренние силы или какие свойства предполагаются для стержня. В списке доступны различные типы стержней.
Балочный стержень
Балка — это изгибно-жесткий стержень, который может передавать все внутренние силы. Балочный стержень не имеет шарниров на своих концах. Этот тип стержня может быть нагружен всеми видами нагрузок.
Жёсткий стержень
Жёсткий стержень связывает перемещения двух узлов посредством жесткого соединения. Таким образом, он в принципе соответствует Соединению. Это позволяет определять стержни с очень большой жёсткостью с учетом шарниров, которые также могут иметь жесткостные характеристики пружин и нелинейности. Численные проблемы практически не возникают, так как жёсткости адаптированы к системе.
Для жёстких стержней выводятся внутренние силы, если в Навигаторе - Результаты внизу в категории 'Стержни' активированы Результаты для соединений.
Для жёстких стержней принимаются следующие жёсткости:
| Продольная жёсткость E · A | 1013 · ℓ [единица СИ] с ℓ = длина стержня |
| Жёсткость при кручении G · IT | 1013 · ℓ [единица СИ] |
| Изгибная жёсткость E · I | 1013 · ℓ3 [единица СИ] |
| Сдвиговая жёсткость GAy / GAz (если активирована) | 1016 · ℓ3 [единица СИ] |
Ферменный стержень
Ферменный стержень соответствует балочному стержню с моментными шарнирами на обоих концах. Дополнительно поворот вокруг продольной оси в начале стержня освобождается шарниром φx. Для этого типа стержня изгибающие и крутящие моменты от нагрузок на стержень выводятся.
Ферменный стержень (только N)
Этот тип ферменного стержня с жёсткостью E ⋅ A способен воспринимать нормальные силы в виде растяжения и сжатия. Выводятся только узловые внутренние силы. Стержень имеет линейное распределение внутренних сил, если на стержень не действует сосредоточенная нагрузка. Не выводится эпюра моментов, которая могла бы возникнуть в результате собственного веса или линейной нагрузки. Однако узловые силы рассчитываются из нагрузок на стержень, что обеспечивает корректную передачу.
Устойчивая к потере устойчивости связь (Buckling-Restrained Brace)
Тип Buckling-restrained brace позволяет моделировать стержень со стальным сердечником (плоская сталь или крестообразное сечение) и заполненной бетоном оболочкой в квадратном или круглом полом профиле. Он используется, в частности, в США для обеспечения жёсткости зданий, подверженных риску землетрясений.
Стальной сердечник подвижен в бетонной оболочке без сцепления. При сжимающей нагрузке возникает "микропотеря устойчивости" с высокими собственными формами, так как оболочка предотвращает глобальную потерю устойчивости всего стержня.
Для жёсткости стержня учитывается только стальной сердечник, для автоматического собственного веса - также бетонная оболочка с внешней стальной гильзой.
Растянутый стержень
Растянутый стержень может воспринимать только растягивающие силы. Тип стержня соответствует 'Ферменному стержню (только N)', который выходит из строя при сжимающей силе.
Расчет стержневой системы с растянутыми стержнями выполняется итеративно: На первом шаге определяются внутренние силы всех стержней. Если растянутые стержни получают отрицательную нормальную силу (сжатие), запускается следующий шаг итерации. Вклады жёсткости этих стержней больше не учитываются — они вышли из строя. Этот процесс продолжается до тех пор, пока ни один растянутый стержень не выйдет из строя. Система может стать нестабильной из-за выхода из строя растянутых стержней.
Сжатый стержень
Сжатый стержень может воспринимать только сжимающие силы. Тип стержня соответствует 'Ферменному стержню (только N)', который выходит из строя при растягивающей силе. Выходящие из строя сжатые стержни могут привести к нестабильной системе.
Стержень с потерей устойчивости
Стержень с потерей устойчивости соответствует 'Ферменному стержню (только N)', который воспринимает неограниченные растягивающие силы, но сжимающие силы только до достижения критической силы. Для случая Эйлера 2 эта сила определяется следующим образом:
С помощью этого типа стержня часто можно избежать нестабильностей, возникающих при нелинейном расчете по теории II. или III. порядка из-за потери устойчивости ферменных стержней. Если заменить их (реалистично) на стержни с потерей устойчивости, во многих случаях критическая нагрузка увеличивается.
Вантовый стержень
Ванта может воспринимать только растяжение. Это позволяет рассчитывать вантовые цепи путем итерационного расчета по теории III. порядка с учетом продольных и поперечных сил.
Ванты подходят для моделей, в которых могут возникать большие деформации с соответствующими изменениями внутренних сил. Для простых оттяжек, например, у навеса, вполне достаточно растянутых стержней.
Виртуальная балка
Этот тип стержня позволяет задавать свойства сечения для Open Web Steel Joists, которые Steel Joist Institute хранит в так называемых таблицах "Virtual Joist". Эти профили Virtual Joist представляют собой эквивалентные широкополочные балки, которые очень близки к площади пояса балки, эффективному моменту инерции и весу. Таким образом, балка заменяется стержнем с виртуальным сечением. Это позволяет моделировать сложные несущие элементы, такие как ферменная балка, в общей системе.
Выберите в списке 'Серия' виртуальной балки.
В списке 'Виртуальная балка' затем можно определить точный тип.
Кнопка
в разделе 'Сечение и материал' позволяет импортировать виртуальную балку из библиотеки сечений.
Жёсткость
С помощью этого типа стержня можно использовать стержень с пользовательскими жёсткостями. Характеристики жёсткости необходимо определить в диалоговом окне 'Новая жёсткость стержня' (см. главу Жёсткости стержней).
Соединение
Соединительный стержень — это виртуальный, очень жёсткий стержень с жесткими или шарнирными концами стержня. Доступны четыре варианта для соединения степеней свободы начального и конечного узлов как 'Жёсткое' или через 'Шарнир'. С помощью соединений можно моделировать специальные ситуации передачи сил и моментов. При этом нормальные и поперечные силы, а также крутящие и изгибающие моменты передаются непосредственно от узла к узлу.
Пружина
Пружинный стержень предлагает возможность отображать линейные или нелинейные свойства пружины с определяемыми диапазонами действия. Для пружинного стержня на вкладке 'Сечение' необходимо указать только длину стержня Lz, но не сечение: жёсткость стержня определяется параметрами пружины, которые вы определяете в диалоговом окне 'Новая пружина стержня' (см. главу Пружины стержней).
Демпфер
Демпфер в принципе соответствует пружинному стержню с дополнительным свойством 'Коэффициент демпфирования'. Этот тип стержня расширяет возможности для динамических расчетов с использованием анализа временной истории.
Как и для пружинного стержня, на вкладке 'Сечение' необходимо указать только длину стержня Lz, но не сечение. Жёсткость стержня определяется параметрами пружины, которые вы определяете в диалоговом окне 'Новая пружина стержня' (см. главу Пружины стержней). Свойствами демпфирования можно управлять с помощью коэффициента демпфирования X.
Опции
В этом разделе можно определить дополнительные свойства стержня с помощью флажков.
Узлы на стержне
С помощью одного или нескольких узлов на стержне можно разделить стержень на сегменты, не разделяя его (см. главу Узлы ).
Шарниры
На стержне можно разместить шарниры для управления передачей внутренних сил на концевых узлах (см. главу Концевые шарниры стержней). Для определенных типов стержней ввод заблокирован, так как уже имеются внутренние шарниры. Вы можете назначить шарниры отдельно для 'Начала стержня i' и 'Конца стержня j'.
Эксцентриситеты
Эксцентриситеты предоставляют возможность присоединить стержень к концевым узлам с эксцентриситетом (см. главу Эксцентриситеты стержней). Вы можете назначить эксцентриситеты отдельно для 'Начала стержня i' и 'Конца стержня j'.
Опора
Стержню можно назначить опору, которая действует по всей его длине. Степени свободы и жёсткости пружин необходимо определить в опорных условиях (см. главу Опоры стержней).
Поперечные рёбра жёсткости
Поперечные рёбра жёсткости на стержне влияют на жёсткость стержня при депланации. Они влияют на расчет с депланацией при кручении с учетом семи степеней свободы (см. главу Поперечные рёбра жёсткости стержней).
Нелинейность
Стержню можно назначить нелинейность. Нелинейные свойства должны быть определены как нелинейности стержня (см. главу Нелинейности стержней).
Промежуточные точки результатов
С помощью промежуточных точек результатов можно управлять табличным выводом результатов вдоль стержня. Точки деления определяются в диалоговом окне 'Новая промежуточная точка результатов стержня' (см. главу Промежуточные точки результатов стержней).
Модификации концов
С помощью модификаций концов можно графически адаптировать геометрию стержня на его концах. Таким образом можно подготовить свесы, укорочения или скосы для визуализированного отображения.
'Удлинение': Для начала и конца стержня можно определить 'Удлинение'. Отрицательное значение Δ действует как укорочение.
'Скос': С помощью скоса можно скосить каждый конец стержня. Возможны углы скоса вокруг обеих осей стержня y и z. Положительный угол вызывает вращение по часовой стрелке вокруг соответствующей положительной оси.
Деактивировать для расчета
Если установить этот флажок, стержень, включая нагрузку, не будет учитываться в расчете. Это позволяет исследовать, как изменяется несущая способность модели, если определенные стержни неэффективны. Стержни не нужно удалять; нагрузки также сохраняются.
