面

面用于描述平面或曲面板壳构件的几何形状，其表面尺寸远大于厚度。面的刚度由其材料和厚度决定。在生成有限元网格时，会在面上生成2D单元。这些单元在计算中以面的重心轴为准。

输入面时，可以使用已有的边界线。如果您通过导航器快捷菜单或工具栏按钮以图形方式描述面（见图平面的按钮），在设置好面参数并点击对话框中的OK后，定义线会自动生成。

基础选项卡管理基本的面参数。勾选复选框后，会添加更多选项卡，您可以在其中输入具体参数。

刚度类型

刚度类型控制内力以何种方式被承受，或者假定面具有哪些特性。列表中提供了多种类型供选择。

标准

该面传递弯矩和薄膜力。此方式描述均质、各向同性面模型的一般特性。面的刚度特性与方向无关。

无厚度

该面没有刚度。此类型用于实体对象的包围面。

刚性

使用此刚度类型可以模拟刚度极大的面，以建模对象之间的刚性连接。

薄膜

该面在所有方向上具有均匀的刚度，但只传递受拉状态的薄膜力 (n_x, n_y) 以及薄膜剪力 (n_xy)。在受压、剪力和弯矩作用下，受影响的面单元失效。

薄膜无拉力

只传递弯矩和受压状态的薄膜力。当薄膜力引起拉力时，受影响的面单元失效（例如：孔壁承压）。

荷载传递

使用此类型可以将面荷载施加到未填充面的区域，例如作用在窗户或大厅杆件上的风荷载。该面的荷载会被分配到边界或集成的对象上。如果生成杆件荷载，荷载会被换算到全局方向并按杆件真实长度计算（荷载方向 X_L、Y_L、Z_L）。该面本身没有刚度。

荷载传递的标准可在荷载传递选项卡中设置。

'荷载传递方向'描述荷载应以哪个（哪些）方向施加到对象上。列表提供了基于FEM计算的各向同性分布选项，以及按面带正交各向异性布置的选项，后者用于在一个或两个局部面轴方向上确定荷载分布宽度。

在'各向同性 | FEM'选项下，RFEM使用一个单独的子模型来确定荷载分布，其中面用一个刚性面单元表示。所有集成到面中的对象（杆件、线支座和节点支座、与模型元素相连的线、耦合或节点等）都被刚性线或刚性节点支座取代。该子模型的反力随后作为荷载用于RFEM的3D计算。如果某些对象不传递荷载，可以在'不影响'部分中指定。

通过面带进行荷载传递时，您可以指定RFEM应如何进行'荷载分配'。默认情况下，荷载按可变分布分配给相邻对象。如果您希望获得恒定的荷载分布，请在列表中选择相应条目。两种方式的区别如下图所示。

'面带宽度'、'平滑系数'和'面上最少带数'的输入选项，只有在'选项'部分激活高级分布设置复选框后才可用。只有在出现问题的荷载分布情况下才需要调整。这些参数的作用在专业文章荷载传递面的高级分布设置中通过示例进行了说明。

对于荷载传递面，您还可以'设定面重量'，例如考虑玻璃的自重。

在'不影响'部分中，您可以将杆件、线和节点排除在荷载传递之外（例如支撑）。您可以逐个指定对象，或选择一个位于不受荷载杆件或线平行的参照对象。

当面的边界线定义好后，'受荷对象'部分会显示受荷的杆件、线和节点。如果您希望特定的荷载分布，请在'基础'选项卡中勾选荷载分布系数复选框。然后您可以在荷载分布系数选项卡中为传递荷载的对象单独设定系数。

通过面带进行荷载传递时，您可以考虑'杆件偏心'或'截面分布'，以正确反映杆件的几何位置或其走向（参见章节截面）。'忽略弯矩平衡'复选框默认未激活。这样面荷载对重心的弯矩会与杆件荷载对重心的弯矩进行平衡。但对于节点荷载，此选项没有意义。下图显示了自由线荷载在考虑和不考虑弯矩平衡时如何分配到对面的杆件上。

支撑

使用此刚度类型，可以在建模中简单且贴近实际地考虑压型板、檩条和支撑的稳定作用。

支撑面不作为刚度有效对象考虑。它只是用于确定位于支撑面内的杆件和对象的几何基础，并确定其支撑作用。因此，支撑面的计算停用复选框会自动勾选，且无法取消。

支撑面的标准可在支撑、参数和容差选项卡中设置。

支撑

有两种本质上不同的支撑类型可供选择。

• 面

压型板的支撑作用通过一个正交各向异性面来模拟，该面通过刚性耦合连接到相连的杆件上。连接件的刚度通过刚性耦合中的线铰来考虑。

通过'张拉方向'确定压型板的方向。它影响正交各向异性面的方向，并在定义正交各向异性特性时被考虑。x轴和y轴相对于面的局部xyz轴系统。

在'与面相连的杆件'部分，自动列出被视为压型板横梁和纵梁的杆件。这些是位于支撑面平面内定义的容差范围内，且垂直或平行于压型板张拉方向的所有杆件。

'不影响'部分可以将某些杆件排除在自动指定为相连杆件之外。

• 杆件支座

压型板、檩条或支撑的支撑作用通过面上杆件的杆件支座来体现：为这些相连的杆件生成相应的杆件剪切场和转动弹性支承。

通过'支撑方向'确定压型板或檩条的方向。x轴和y轴相对于面的局部xyz轴系统。

在'被支承的杆件'部分，自动列出限制支撑面端部区域或最靠近支撑面边界或位于面内部区域的杆件。适用支撑面平面内以及垂直于支撑方向的容差。

'不影响'部分可以将某些杆件排除在自动指定为相连杆件之外。

参数

'参数'选项卡与支撑类型相匹配：对于面，您定义压型板和连接件的特性；对于杆件支座，您确定起稳定作用的构件。

• 面

在'面板'类别中确定压型板。在列表中可以选择已定义的型材，或通过'新截面'选项创建压型板。为此请使用通过按钮 可访问的库。截面参数会自动生成正交各向异性面所需的特性。它们用于厚度类型为形状正交各向异性且正交各向异性类型为'压型板'的厚度。

在'纵向接缝'类别中，确定压型板是规则布置还是不规则布置。在相邻两个纵向接缝之间的每个区域会生成一个单独的正交各向异性面。这些面在纵向接缝处通过线铰耦合。纵向接缝连接的刚度通过线铰中定义的弹簧刚度考虑，该刚度来自'纵向接缝固定'类别中选择的连接件的柔度。纵向接缝的位置会从压型板的布置中自动推导。

'偏心'描述压型板相对于相连横梁的位置。例如，选项'上方'将压型板布置为其底面位于横梁顶面上。

在'面板 - 横梁固定'类别中，确定正交各向异性面与横梁连接的参数。连接通过刚性耦合实现。刚性耦合的线铰反映连接的刚度，包括截面变形的影响。压型板与横梁的固定可选择特定的连接件。

对于负位置的压型板，您可以确定板固定在下翼缘还是上翼缘。对于正位置的压型板，固定总是在下翼缘。

正交各向异性面与纵梁的连接同样通过由固定件刚度产生的带线铰的刚性耦合实现。在'面板 - 纵梁固定'类别中提供了若干连接件供选择。

在'纵向接缝固定'类别中，指定纵向接缝的连接件。此处列表中同样提供特定类型。

• 杆件支座

选择哪些构件在计算上对稳定起作用。除了'压型板'、'檩条'和'支撑'组件外，还提供'手动刚度'选项。压型板和檩条互斥。而支撑既可以与压型板组合，也可以与檩条组合。

在'尺寸'类别中确定几何形状。剪切场长度默认从支撑面的几何形状推导，但也可以手动调整；两种情况下都必须在'压型板'类别中勾选'作为剪切场考虑'选项。横梁间距也自动预设为内部和端部区域杆件之间的最大间距。同样可以手动定义。

'偏心'描述压型板相对于相连杆件的位置。例如，选项'上方'将压型板布置为其底面位于杆件顶面上。

在'压型板'类别中，您可以确定压型板的参数。如果勾选'作为转动弹性支承考虑'选项，程序会为端部和内部区域的杆件分别生成一个具有Φ_x非线性绕x转动弹性支承的杆件支座。在'作为剪切场考虑'选项下，会为端部和内部区域的杆件分别生成一个具有y或z方向剪切场非线性的杆件支座。方向由位于支撑面内的局部杆件轴确定。

对于压型板，您可以在'截面和材料'列表中选择已定义的型材，或通过'新截面'选项创建压型板。为此请使用通过按钮 可访问的库。然后确定其他参数，如固定方式、连接刚度的确定、杆件和板刚度等。如果激活了'作为剪切场考虑'复选框，则额外考虑按DIN 18807的剪切场刚度。

对于檩条杆件支座，在'檩条'类别中选择檩条截面并指定檩条间距。在考虑其他刚度参数的情况下，为端部和内部区域的杆件生成具有Φ_x非线性绕x转动弹性支承的杆件支座。

在'支撑'类别中，选择斜杆和竖杆的截面。指定竖杆间距和支撑数量。根据这些参数，为端部和内部区域的杆件分别生成具有y或z方向剪切场非线性的杆件支座。方向由位于支撑面内的局部杆件轴确定。

容差

在'容差'选项卡中定义允许的偏差，杆件根据这些偏差自动分配到纵梁和横梁（支撑类型面）或端部和内部区域（支撑类型杆件支座）。

'面内杆件的容差'控制在多大偏差范围内杆件被视为位于支撑面内。该值可以绝对距离或相对角度设定。类似地，可以设定'平行/垂直于面x轴的杆件容差'。

• 显示和隐藏支撑面生成的对象

程序根据参数生成具有相应几何和刚度特性的正交各向异性面、刚性耦合和线铰。通过工具栏中的按钮 可以控制这些生成的对象是否在模型中显示。或者使用导航器 – 显示中的复选框模型 → 面 → 支撑。

在渲染完整模型时会显示所选的压型板。因此您可以图形化地检查张拉方向。张拉方向也用红色方向箭头表示。

• 将支撑面生成的对象转换为标准对象

支撑面生成的对象——正交各向异性面、刚性耦合、线铰——在导航器 - 数据中以紫色字体标记，且不可编辑。如果您想编辑这些对象，程序提供了转换为"真实"面的可能性。请按以下步骤操作：

1. 在导航器 - 数据中双击生成的面或生成的线铰。
2. 在对象对话框底部点击按钮 。

使用此功能，支撑面的所有生成对象都会转换为正交各向异性标准面以及必要时的标准铰。由此生成状态被解除，生成的对象作为生成对象将丢失。因此在执行该功能之前会出现相应提示。

如果您不小心使用了该功能，可以通过撤销按钮 恢复原始状态。或者不保存直接关闭文件。

结果面

此刚度类型允许通过积分方法将其他对象的应力和力转换为面内力。例如，对于实体对象，您可以确定需要用不同分项安全系数进行设计的薄膜应力和弯曲应力。

积分结果的其他标准可以在结果面选项卡中设置。

在'积分应力和力'部分，选择结果是纯按对象还是也按几何在某个区域内采集。在'包含对象'部分，确定相关的面和实体。或者选择'所有'对象，然后在'从包含对象中排除'部分排除特定元素。

如果要积分面"下方"和"上方"某个区域的结果，可以在'参数'部分定义相关距离。它们相对于垂直于面平面的局部z轴。

几何类型

几何类型描述面的形式概念。列表中提供多种类型供选择。

平面

对于平面，所有边界线都位于一个平面内。通过列表按钮可选择不同形状的平面。

您可以（在对话框中点击OK后）通过拖拽矩形、圆形等以图形方式定义面。如果您'选择边界'，一旦确定了足够数量的边界线，RFEM会自动识别该面。

四边形面

此面类型的基本形式是一般四边形面。边界线可以是直线、圆弧、多段线和样条线。因此可以模拟曲面。

在'新建面'对话框中确定四边形面的边界线。如果闭合面不能由四条线构成，也允许超过四条线。然后在'四边形面'选项卡中指定四个角节点。它们控制曲面的展开方式。

NURBS

NURBS面由四条闭合的NURBS线构成（参见章节线）。因此可以模拟几乎任意的自由曲面。

在'新建面'对话框中确定NURBS面的边界线。相邻的NURBS线对必须具有相同数量的控制点，以便这些NURBS线的阶次"兼容"。然后在'NURBS'选项卡中，您可以通过'控制点权重'影响面的形状。所选控制点的坐标显示在'坐标 - 控制点'部分中。

已修剪

当面相互穿透时，您可以快速创建穿透：选择面并打开快捷菜单。有多种方式可供选择。

使用'创建穿透'选项只生成交线。如果您选择'通过穿透分割'选项之一，RFEM会生成子面并将其类型指定为'已修剪'。然后您可以删除组件，例如去除超出部分的面。

旋转

旋转面是由已有的线绕轴旋转产生。RFEM从起点和终点节点以及线旋转的定义点生成面。此时会生成新的线。

在'旋转'选项卡中确定要旋转的面边界线。指定旋转角α。旋转轴上的点可以通过坐标或按钮 以图形方式确定。

管道

管面是由管的中心线绕该轴以一定半径旋转产生。此时会生成新的线：两个圆和一条平行于管轴的多段线。

在'管道'选项卡中确定管的半径。该值描述从管轴到面中心的距离。指定中心线的编号，或通过按钮 以图形方式选择管轴。

如果管截面呈锥形，激活'末端半径不同'复选框并输入相应值。

最小曲率样条

使用此几何类型，您可以通过位于面上或面外的控制节点创建曲面。例如可模拟地形表面。

确定参考面的'坐标系'并输入'坐标系中的采样坐标'。这些点代表样条面的控制节点。然后确定'参考面的边界线'，或通过按钮 以图形方式选择线。

带材料的厚度

在现有厚度列表中选择合适的类型，或定义新厚度（参见章节厚度）。

厚度的材料

上方部分确定的厚度的材料已预设。如有必要，您可以在已创建的材料列表中选择其他材料或重新定义（参见章节材料）。该材料将被分配给该厚度类型。

铰

使用铰可以控制面内力沿面某条线的传递（参见章节线铰。勾选复选框后，您可以在'铰'选项卡中确定铰类型。

支座

如果面弹性支承，您可以在'支座'选项卡中选择或重新定义面支座（参见章节面支座）。

释放

为了在面处解除模型连接，您可以在'释放'选项卡中选择或重新定义面释放（参见章节面释放）。

偏心

使用偏心可以对整个面的高度偏移进行建模（参见章节面偏心）。您可以在'偏心'选项卡中确定偏移类型。

荷载分布系数

对于类型为荷载传递的面，可以为传递荷载的对象设定分布系数。如果勾选复选框，可以在新选项卡中单独分配这些系数。

荷载传递面的受荷对象默认在行中预设。每个对象的系数为1.00，因此所有对象对荷载传递的贡献相同。如果您希望特定分布，请点击下一个空行并选择线或杆件。然后分配合适的'分布系数'。

网格加密

有限元网格的网格间距可以适应面的几何形状（参见章节面网格加密）。因此它与一般网格设置无关。在'网格加密'选项卡中可以选择或重新定义面网格加密。

特定轴

每个面都有一个局部坐标系。通常它平行于全局轴。但坐标系也可以——分别针对输入和输出——由用户自定义。

输入轴

输入轴的方向例如对于正交各向异性和支承特性或面荷载的作用非常重要。

'类别'部分中的列表提供了多种调整轴位置的方式：

• 角度旋转：xy面轴绕z轴以角度α旋转
• 轴平行于线：将x轴或y轴对齐到一条线
• 轴指向点：将x轴或y轴指向一条线与面的交点
• 轴平行于坐标系：将轴对齐到用户自定义坐标系

您可以通过按钮 以图形方式确定参照对象。

'反转局部z轴'复选框可以将z轴和y轴反向对齐。

结果轴

目前结果轴的方向只能'与输入轴相同'。

结果网格

每个面都覆盖有一个网格，用于表格中的结果输出。它使得与有限元网格无关的、规则的、可调整的结果点输出成为可能。

默认预设笛卡尔面网格，网格点在两个方向上均为0.5 m的均匀间距。如有必要，您可以在此调整x方向(b)和y方向(h)的'网格间距'、进行'网格旋转'或更改'网格原点'。对于圆形面，网格类型'极坐标'提供了数值结果输出的替代方案。

如果在'选项'部分勾选了'自动调整'复选框，则网格点会在面更改时自动适应新的几何形状。

在'点'部分，您可以检查生成的网格点坐标。表格中无法进行更改。

集成对象

RFEM通常会自动识别位于面内但未用于面定义的所有对象。

面所属的节点、线和洞口的编号显示在'面内集成对象'部分。

如果未识别某个对象，应手动集成：停用自动对象识别。'面内集成对象'部分的输入字段现在可用。补充缺失的对象编号，或使用按钮 以图形方式确定该对象。

激活荷载传递

该复选框使得面的荷载——与其刚度类型无关——通过荷载传递面进行分配。这样面通过其刚度在模型中起作用。而荷载向相邻对象的分配则通过您在荷载传递选项卡中设定的参数控制。此功能主要与厚度类型为梁式墙板的面相关。

停用计算

该复选框提供了在计算中不考虑面的可能性，例如模拟施工阶段或研究建模变体。在这种情况下，不考虑面的刚度、边界条件和荷载。

信息 | 解析

一旦确定了面的边界线，就会显示此部分。它提供面重要特性的概览，如面积、体积和质量以及面重心的位置和面的方向。洞口相应地被考虑。