Вкладка Основы управляет основными параметрами стержня. Если установить флажок в разделе 'Опции', как правило, добавляется ещё одна вкладка диалогового окна, где можно задать соответствующие детали.
Тип стержня
Тип стержня определяет, каким образом могут восприниматься внутренние силы или какие свойства предполагаются для стержня. В списке доступны для выбора различные типы стержней.
Балочный стержень
Балка — это стержень с жёсткостью на изгиб, способный передавать все внутренние силы. Балочный стержень не имеет шарниров на своих концах. Этот тип стержня может нагружаться всеми типами нагрузки.
Жёсткий стержень
Жёсткий стержень соединяет перемещения двух узлов посредством жёсткой связи. Принципиально он соответствует соединению. С его помощью можно задавать стержни с очень большой жёсткостью с учётом шарниров, которые также могут иметь жёсткость пружины и нелинейности. Численные проблемы практически не возникают, поскольку жёсткости согласованы с системой.
Для жёстких стержней внутренние силы выводятся, если в Навигаторе — Результаты внизу в категории 'Стержни' активировать результаты для соединений.
Для жёстких стержней принимаются следующие жёсткости:
| Продольная жёсткость E · A | 1013 · ℓ [единица СИ], где ℓ = длина стержня |
| Жесткость на кручение G · IT | 1013 · ℓ [единица СИ] |
| Жёсткость на изгиб E · I | 1013 · ℓ3 [единица СИ] |
| Жёсткость на сдвиг GAy / GAz (если активировано) | 1016 · ℓ3 [единица СИ] |
Ферменный стержень
Ферменный стержень соответствует балочному стержню с шарнирами моментов на обоих концах. Дополнительно поворот вокруг продольной оси в начале стержня освобождается шарниром φx. У этого типа стержня изгибающие и крутящие моменты выводятся из нагрузок на стержень.
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 линейный эпюр внутренних сил, если к стержню не приложена сосредоточенная нагрузка. Эпюр моментов, который мог бы возникнуть вследствие собственного веса или линейной нагрузки, не выводится. Однако узловые силы рассчитываются из нагрузок на стержень, что обеспечивает корректную передачу.
Стержень, устойчивый к потере устойчивости (Buckling-Restrained Brace)
Тип Buckling-restrained brace позволяет моделировать стержень со стальным ядром (плоская стальная полоса или крестообразное сечение) и покрытием, заполненным бетоном, в пустотелом квадратном или круглом профиле. Он используется особенно в США для усиления зданий, подверженных землетрясениям.
Стальное ядро подвижно в бетонной оболочке без сцепления. При сжимающей нагрузке возникает "микро-потеря устойчивости" с высокими собственными формами, поскольку покрытие предотвращает глобальную потерю устойчивости всего стержня.
Для жёсткости стержня учитывается только стальное ядро, а для автоматического собственного веса — также бетонная оболочка с внешней стальной оболочкой.
Растянутый стержень
Растянутый стержень может воспринимать только растягивающие силы. Тип стержня соответствует 'ферменному стержню (только N)', который при сжимающей силе выходит из строя.
Расчёт 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. Жёсткостные составляющие 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 неустойчивой из-за выхода из строя растянутых стержней.
Сжатый стержень
Сжатый стержень может воспринимать только сжимающие силы. Тип стержня соответствует 'ферменному стержню (только N)', который при растягивающей силе выходит из строя. Выходящие из строя сжатые стержни могут привести к неустойчивой системе.
Стержень с потерей устойчивости
Стержень с потерей устойчивости соответствует 'ферменному стержню (только N)', который неограниченно воспринимает растягивающие силы, а сжимающие — только до достижения критической силы. Для случая Эйлера 2 эта сила определяется следующим образом:
С этим типом стержня часто можно обойти неустойчивости, возникающие при нелинейном расчёте по анализу второго или больших деформаций вследствие потери устойчивости ферменных стержней. Если заменить их (с учётом реальных условий) на стержни с потерей устойчивости, во многих случаях критическая нагрузка повышается.
Вантовый стержень
Канат способен воспринимать только растяжение. С его помощью можно моделировать канатные цепи с помощью итеративного расчёта по анализу больших деформаций с учётом продольных и поперечных сил.
Канаты подходят для моделей, в которых могут возникать большие деформации с соответствующими изменениями внутренних сил. Для простых растяжек, например у навеса, растянутых стержней вполне достаточно.
Виртуальная балка
Этот тип стержня позволяет задавать характеристики сечений для Open Web Steel Joists, которые Steel Joist Institute представил в так называемых таблицах "Virtual Joist". Эти профили Virtual Joist представляют собой эквивалентные широкополочные балки, очень близкие по площади полки балки, эффективному моменту инерции и весу. Таким образом, балка заменяется стержнем с виртуальным сечением. Это позволяет моделировать в общей системе сложные несущие элементы, например решётчатую ферму.
Выберите в списке 'строку' виртуальной балки.
В списке 'Виртуальная балка' можно затем задать точный тип.
Кнопка
в разделе 'Сечение и материал' позволяет импортировать виртуальную балку из базы данных сечений.
Жёсткость
С этим типом стержня можно использовать стержень с определяемыми пользователем жёсткостями. Параметры жёсткости нужно задать в диалоговом окне 'Новая жёсткость стержня' (см. главу Жёсткости стержней).
Соединение
Стяжка — это виртуальный, очень жёсткий стержень с жёсткими или шарнирными концами. Доступны четыре варианта для соединения степеней свободы начального и конечного узлов 'жёстко' или через 'шарнир'. С помощью соединений можно моделировать особые ситуации для передачи сил и моментов. При этом нормальные и поперечные силы, а также крутящие и изгибающие моменты передаются напрямую от узла к узлу.
Пружина
Стержень типа «Пружина» даёт возможность отображать линейные, а также нелинейные свойства пружины с задаваемыми диапазонами действия. Для такого стержня на вкладке 'Сечение' нужно задать только длину стержня Lz, сечение не требуется: жёсткость стержня получается из параметров пружины, которые вы задаёте в диалоговом окне 'Новая пружина стержня' (см. главу Пружины стержней).
Амортизатор
Амортизатор по существу соответствует стержню типа «Пружина» с дополнительным свойством 'коэффициент демпфирования'. Этот тип стержня расширяет возможности динамического расчёта по анализу изменений во времени.
Как и для стержня типа «Пружина», на вкладке 'Сечение' нужно задать только длину стержня Lz, без сечения. Жёсткость стержня получается из параметров пружины, которые вы задаёте в диалоговом окне 'Новая пружина стержня' (см. главу Пружины стержней). Свойствами демпфирования можно управлять с помощью коэффициента демпфирования X.
Опции
В этом разделе с помощью флажков можно задать дополнительные свойства стержня.
Узлы на стержне
С помощью одного или нескольких узлов на стержне можно разделить стержень на сегменты, не разрывая стержень (см. главу Узлы ).
Шарниры
На стержне можно расположить шарниры, чтобы управлять передачей внутренних сил на конечных узлах (см. главу Шарниры концов стержней). Для определённых типов стержней ввод заблокирован, так как внутренние шарниры уже присутствуют. Шарниры можно назначить отдельно для 'начала стержня i' и 'конца стержня j'.
Эксцентриситеты
Эксцентриситеты дают возможность присоединить стержень к конечным узлам внецентренно (см. главу Эксцентриситеты стержней). Эксцентриситеты можно назначить отдельно для 'начала стержня i' и 'конца стержня j'.
Опоры
Стержню можно назначить опирание, действующее по всей его длине. Степени свободы и жёсткость пружины задаются в условиях опирания (см. главу Опоры стержней).
Поперечные рёбра
Поперечные рёбра на стержне влияют на жёсткость стержня при депланации. Они учитываются при вычислении с депланацией при кручении с учётом семи степеней свободы (см. главу Поперечные рёбра стержней).
Нелинейность
Стержню можно назначить нелинейность. Нелинейные свойства задаются как нелинейности стержня (см. главу Нелинейности стержней).
Промежуточные точки результатов
С помощью промежуточных точек результатов можно управлять табличным выводом результатов вдоль стержня. Точки деления задаются в диалоговом окне 'Новая промежуточная точка результатов стержня' (см. главу Промежуточные точки результатов стержня).
Модификации концов
С помощью модификаций концов можно графически адаптировать геометрию стержня на его концах. Так можно подготовить для визуализированного отображения выступы, укорочения или фаски.
'Удлинение': для начала и конца стержня можно задать 'удлинение'. Отрицательное значение Δ действует как укорочение.
'Наклон': с помощью наклона можно выполнить фаску каждого конца стержня. Возможны углы наклона вокруг обеих осей стержня y и z. Положительный угол вызывает поворот по часовой стрелке вокруг соответствующей положительной оси.
Отключить для вычисления
Если установить этот флажок, стержень вместе с нагрузкой не учитывается в вычислении. Так можно исследовать, как меняется работа конструкции модели, если определённые стержни не действуют. Стержни удалять не нужно; нагрузки также сохраняются.
Оценка стоимости
Оценка стоимости, как правило, выполняется по стоимости материала, назначенного стержням сечения (см. главу Материалы). Если для стержня должны действовать особые параметры, можно отдельно задать удельные стоимости и единицы на вкладке 'Оценка стоимости'. Принцип соответствует порядку действий, описанному для сечений.
Оценка выбросов CO2
Оценка выбросов CO2 также обычно основывается на материале сечения. Однако удельные выбросы и единицы на вкладке 'Оценка выбросов CO2' можно задать для каждого стержня отдельно. Принцип описан в главе Сечения для выбросов определённых сечений.
