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2024-01-10

有效长度

对于按照替代杆件法进行的屈曲和弯扭屈曲验算,例如根据 EN 1993-1-1 [1] 6.3.1 至 6.3.3,必须定义屈曲长度,以便程序能够确定稳定失效的临界荷载。

如果给杆件或杆件组分配了屈曲长度,则在构件的稳定性设计中会考虑相应的设置和屈曲长度。如果未定义屈曲长度,但已激活稳定性验算,则会在表格 Fehler & Warnungen 中输出一条警告作为结果。

基础

基础选项卡中需要进行基本设置。随后可在 节点支座和屈曲长度 选项卡中定义屈曲长度系数和节点支座。输入方式与模型基础数据中存储的 标准 保持一致。

考虑屈曲长度

请根据复选框确定应对杆件或杆件组分检查哪些稳定失效形式。在受压作用下,绕强轴或弱轴的弯曲屈曲以及扭转屈曲可能成为控制工况。对于受压的非对称截面,纯受压下的弯扭屈曲也会作为弯曲屈曲与扭转屈曲的组合进行分析。选项“弯扭屈曲”将启用受弯作用下的弯扭屈曲验算。

理想临界弯矩的确定方式

根据规范,可以选择不同的方法来确定理想弯扭屈曲弯矩 Mcr(分岔弯矩)。默认采用特征值法。如果您希望手动指定该值,请激活“自定义”选项。对于某些规范还有其他可选方式。例如,按 AISC 360 设计时,可根据第 F 章确定理想临界弯矩。

信息

如果停用某种失效形式,后续可定义的选项也会相应减少。该失效形式在验算中将不被检查。

屈曲轴

通常应检查绕“主截面轴 y/u 和 z/v”的屈曲行为。但是,对于非对称截面,除 u 轴和 v 轴外,还可能需要考虑绕“截面轴 y 和 z”的弯曲屈曲。该特殊情况例如适用于格构塔中角钢截面的验算。

杆件类型

GB 50017 [2] 等规范在稳定性验算中区分不同的结构类型。在此您可以将该杆件在本节中归类为悬臂或两端支承梁。

屈曲长度系数类型

美国设计规范区分理论屈曲长度系数和推荐屈曲长度系数。可作为模板定义的屈曲长度系数,例如用于一端固定的杆件,会根据所选项进行相应调整。

选项

通过“从稳定性分析导入”复选框,可以基于屈曲模态采用屈曲长度系数。相关输入可在附加选项卡 从稳定性分析导入 中进行。

重要

该功能在已激活分析附加模块 结构稳定性 时可用。

节点支座和屈曲长度

节点支座

杆件或杆件组分上的节点支座规定了弯扭屈曲验算的边界条件。此外,节点支座还用于将杆件或杆件组分划分为若干分段。

重要

默认在杆件或杆件组分的起点和终点各设置一个叉形支座。因此,节点支座不会自动从模型中读取!在大多数情况下,因此需要手动调整节点支座。

要定义支座,您可以在“支座类型”列中从列表中选择典型形式。或者,也可以在各列单元格中将复选框设为激活(固定支座)或非激活(无支承)。

除了固定或自由支承外,某些方向还可输入弹簧参数。请使用单元格上下文菜单进行设置。弹簧刚度可在 节点支座 - 附加数据 部分输入。

信息

支座的弹簧参数仅在通过特征值求解器确定临界弯扭屈曲弯矩时予以考虑。弯曲屈曲和扭转屈曲的承载力仅基于 屈曲长度系数 计算。

中间节点

您不仅可以在对象的起点和终点定义支承条件,也可以在中间节点处定义。中间节点包括杆件组分之间的标准节点以及杆件上的节点(参见 RFEM 手册章节 节点)。插入后,编号会显示在“节点”列中。

中间节点的定义不是通过节点编号,而是通过杆件上的顺序:.1 表示从杆件起点开始的第一个中间节点,.2 表示第二个中间节点,依此类推。如果模型中分配了屈曲长度的杆件所包含的中间节点多于或少于此处指定的数量,则将从杆件起点开始进行考虑。多余的输入或节点将被忽略。

信息

屈曲长度应理解为类型。它们可以分配给多个不同类型的杆件和杆件组分。分段和中间节点始终从杆件起点开始计数。

要手动插入中间节点,请勾选“中间节点”复选框。然后可使用按钮 插入行 添加新的中间节点。要删除中间节点,请选中该行,然后单击按钮 删除 。表格的上下文菜单同样提供行编辑功能。

或者,您也可以使用按钮 多选 从模型中接管某个对象的中间节点。请在工作区中选择杆件或杆件组分。随后,中间节点数量将被导入到表格中。

如果屈曲长度已分配给某根杆件或杆件组分,则可使用按钮 选择节点 检查节点分配。在工作区中选择一个节点后,表格中与之对应的中间支座行将被选中(如有定义)。

提示

一旦屈曲长度已分配给杆件或杆件组分,您可以借助按钮 模型视图 在对话框图形中检查支座(见图 定义节点支座和屈曲长度)。

屈曲长度系数

“屈曲长度系数”表格与节点支座数量相匹配。如果未定义中间节点,则仅存在一个所谓的“分段”。您可以通过调整不同失效形式的屈曲长度系数来使该分段的屈曲长度适应边界条件。

重要

对于每种失效形式,默认屈曲长度系数为 1.0。因此,屈曲长度系数既不会从模型中读取,也不会从上面定义的节点支座中读取!在大多数情况下,因此需要调整这些系数。

中间节点处的支承将杆件或杆件组分划分为不同失效情况下的分段:

  • z/v 方向的支座将绕强主轴屈曲的长度按系数 ky/u 划分。
  • y/u 方向的支座将绕弱主轴屈曲的长度按系数 kz/v 划分。
  • 绕 x 的固支将扭转屈曲的长度按系数 kT 划分。

某一列中的箭头表示跨分段的屈曲长度系数。当“节点支座”表中不存在中间支撑时,即属于这种情况。

您可以直接输入系数,或在单元格上下文菜单的列表中选择预定义情况之一,从而调整屈曲长度系数,进而调整某分段的屈曲长度。

用于验算某一分段内某位置失效形式的屈曲长度,可通过将分段长度乘以相应的屈曲长度系数得到。

您也可以直接指定屈曲长度。为此请勾选“绝对值”复选框。列标题随后将改为长度单位。

信息

绝对值将用于分配了屈曲长度的所有对象。与屈曲长度系数不同,这种方式不会根据实际分段长度进行相对调整。因此,优先建议使用屈曲长度系数来定义屈曲长度。

在采用特征值求解器进行弯扭屈曲验算时,对象的每个分段都会结合相应支承进行考虑。程序在具有四个自由度(φx、φz、uy、ω)和所定义节点支座的内部替代杆件模型上确定理想弯扭屈曲弯矩 Mcr。如果您在 基础 选项卡中选择了 Mcr 的自定义输入,则可为每个分段手动指定临界弯扭屈曲弯矩。该值随后将用于该分段内所有验算位置。

节点支座 - 附加数据

当将弹簧定义为节点支座,或存在绕 x 方向无刚性固接的 y/u 方向侧向支撑时,会显示此部分。您可以在此详细设置参数。

信息

输入始终对应于表格“节点支座”中上方当前选中的行。

请给出用于所支承轴向侧向支撑或转动的“弹簧”参数。您也可以定义翘曲弹簧的刚度。

“偏心距”对应于 y/u 方向的侧向支撑。根据受压翼缘的位置,它可能对弯扭屈曲产生稳定或不稳定影响。列表提供了上翼缘支撑、下翼缘支撑以及手动定义选项。

在采用特征值法确定理想弯扭屈曲弯矩时,会相应考虑弹簧刚度和偏心距。

从稳定性分析导入

当在 基础 选项卡中激活相应复选框时,会显示“从稳定性分析导入”选项卡。您可以在此选择屈曲模态以及应采用其屈曲长度系数 ky/u 或 kz/v 的杆件。

绕 y/u 轴 / 绕 z/v 轴

请指定应从稳定性分析的哪些荷载工况导入屈曲长度。您可以为每个主轴指定某一特定荷载工况的模态。

模态是荷载工况或荷载组合的属性。请先在“荷载工况/荷载组合”列表中选择决定屈曲模态的控制荷载情况。该列表仅包含已预设进行稳定性分析的荷载工况和荷载组合。

下一步确定控制的“模态编号”。所有已计算的荷载工况和荷载组合均可提供模态列表。

使用按钮 选择振型 可以在主程序的图形窗口中显示模态。

随后在列表中选择“杆件编号”。也可以使用按钮 选择单独 在工作区中以图形方式确定该杆件。

屈曲长度系数

表格中给出了从稳定性分析导入的、适用于两主轴的屈曲长度系数。如果您希望手动调整某个值,请在上方“绕轴”部分激活“自定义”复选框。这样即可启用输入框。

此处显示的屈曲长度系数将被导入到 节点支座和屈曲长度 选项卡中。在那里它们将不再可编辑。

通过“绝对值”选项,您还可以从稳定性分析结果中导入杆件的屈曲长度 Lcr,y/v 和 Lcr,z/v。例如,当某杆件组分的屈曲长度应取自其中包含的某根杆件时,可以使用此选项。


参考
上级章节