对于根据 替代杆法 进行屈曲和屈扭屈曲验算,例如根据 EN 1993-1-1 [1] 6.3.1 至 6.3.3,有必要定义屈曲长度,以便程序能够确定稳定性失效的临界载荷。
当给构件或构件集分配了屈曲长度时,这些对应的设置和屈曲长度将在对象的稳定性设计中被考虑。如果未定义屈曲长度,但已激活稳定性验证,则在表 错误 & 警告 中会输出一个警告结果。
基础
在 基础 选项卡中需要做出基本的设定。屈曲长度系数和节点支座可以在选项卡 节点支座和屈曲长度 中定义。输入选项与模型基础信息中的 标准 相匹配。
考虑屈曲长度
通过复选框指定需要检查构件或构件集的哪种形式的稳定性失效。在受压作用下,可能出现绕强轴或弱轴的弯曲屈曲以及扭转屈曲。在具有非对称截面的压缩构件中,还将作为弯曲屈曲和扭转屈曲的组合检查绕压缩作用的弯扭屈曲。选项“弯扭屈曲”激活在弯曲作用下的弯扭屈曲验证。
理想临界弯矩的分析方法
根据不同规范,可以选择不同的方法来确定理想弯扭屈曲弯矩 Mcr'(分叉弯矩)。默认情况下使用特征值法。如果希望手动设置值,可以激活“用户自定义”选项。某些规范下还有其他选择,例如,根据 AISC 360 的设计可以通过 F 章确定理想临界弯矩。
屈曲轴
通常应检查绕“主截面轴 y/u 和 z/v”的屈曲行为。然而,对于非对称截面,可能需要除了 u 和 v 轴外,还要考虑绕“截面轴 y 和 z”的弯曲屈曲。这种特殊情况在桁架结构的角钢截面验证中尤为重要。
构件类型
如 GB 50017 [2] 等规范在稳定性验证中区分不同的结构类型。在本节中可将构件分类为悬臂或两端支承梁。
屈曲长度系数类型
美国设计规范区分了屈曲长度系数的理论值和推荐值。对于例如一端固定的构件,可以根据选择进行调整定义的屈曲长度系数。
选项
通过选中“从稳定性分析导入”选择框,可以基于屈曲形状设置屈曲长度系数。可以在附加选项卡 从稳定性分析导入 中进行相应输入。
节点支座和屈曲长度
节点支座
构件或构件集的节点支座为弯扭屈曲验算提供边界条件。此外,节点支座还用于对构件或构件集划分为段的过程。
在“支座类型”列中可以从列表中选择典型选项。或者可以通过设置各列中的复选框来激活(固定支座)或停用(无支撑)各个方向上的支座。
除了固定或松散支座外,对于某些方向也可以定义弹簧常数。可以使用单元上下文菜单来定义。弹簧刚度可以在 节点支座 - 附加数据 部分中输入。
过渡节点
可以不仅在对象的起始和末端定义支座条件,还可以在过渡节点处定义。标准节点在构件集各个构件之间,以及构件上的节点都会被认为是过渡节点(见 RFEM 手册第 节点 章)。插入后,在“节点”列中就会显示这些编号。
过渡节点的定义不依赖于节点编号,而是按照构件上的顺序定义: .1 表示第一个过渡节点, .2 表示从构件起始的第二个过渡节点,依此类推。有屈曲长度分配的构件,无论在模型中是否拥有多于或少于此定义的过渡节点,都会从构件起点开始考虑。多余的输入或节点将被忽略。
要手动插入一个过渡节点,选中“过渡节点”复选框。然后使用按钮
可添加新的过渡节点。要删除一个过渡节点,选择该行,然后单击按钮
。表格上下文菜单也提供编辑行的选项。
或者,您也可以使用按钮
从模型中导入对象的过渡节点。选择工作窗口中的构件或构件集。过渡节点数将自动填入表格。
如果屈曲长度被分配给构件或构件集,则可以使用按钮
检查节点的分配。选择工作窗口中的任一节点后,表格中将选择相应的过渡支座行(如已定义)。
屈曲长度系数
“屈曲长度系数”表格与节点支座数量相对应。如果没有定义过渡节点,则只有一个所谓的“段”。可以通过减少或增加不同失效形式的屈曲长度系数,来调整该段的屈曲长度以适应边界条件。
通过在中间节点的支座条件划分构件或构件集的段,这些段有助于不同失效情况下的验证:
- 在 z/v 轴方向的支座以 ky/u 系数划分强主轴屈曲长度。
- 在 y/u 轴方向的支座以 kz/v 系数划分弱主轴屈曲长度。
- 在 x 轴上的紧固支座以 kT 系数划分扭转屈曲长度。
箭头表示跨段屈曲长度系数。如果在“节点支座”表中没有过渡支撑,情况就会是如此。
可以通过直接输入屈曲长度系数或在单元上下文菜单列表中选择预定义的案例来调整段的屈曲长度。
在段中用于验证某种失效形式处用的屈曲长度是通过将段长度与相应的屈曲长度系数相乘来确定的。
还可以直接指定屈曲长度。选择“绝对值”复选框来激活。此时列标题将更改为长度单位。
在通过特征值求解器对弯扭屈曲进行验证时,将考虑对象的每个段以及相应的支座。程序会在一个具有四个自由度(φx, φz, uy, ω)和定义的节点支座的内置替代杆模型上计算理想的弯扭屈曲弯矩 Mcr。如果在 Basis 选项卡中选择了用户自定 Mcr 输入方式,则可以手动为每个段定义临界弯扭屈曲弯矩。此值将用于段内的所有验证点。
节点支座 - 附加数据
如果节点支座定义为弹簧,或者在 y/u 方向有侧向支撑而没有绕 x 的刚性节点支座,将显示该部分。可以在此处详细设定参数。
输入“弹簧”的参数,用于侧支撑或绕支撑轴的扭转弹性,也可以指定翘曲弹簧的刚度。
“偏心”与 y/u 侧向支撑有关。根据受压翼缘的位置,可能对弯扭屈曲产生稳定或不稳定的影响。列表提供了顶翼缘或底翼缘的支撑,也可以手动定义。
在使用特征值法计算理想的弯扭屈曲弯矩时,将相应考虑弹簧刚度和偏心。
从稳定性分析导入
当 Basis 选项卡中的相应复选框被激活时,将显示“从稳定性分析导入”选项卡。可以在此选中需要应用屈曲长度系数 ky/u 或 kz/v 的屈曲形状和构件。
绕 y/u 轴 / 绕 z/v 轴
指定需要从稳定性分析的哪个工况中导入屈曲长度。每个主轴方向可以为每个特定工况的固有形态设定。
固有形态是工况或工况组合的属性。首先从“工况/工况组合”列表中选择对屈曲形式起决定性作用的荷载情况。只有进行过稳定性分析的工况和工况组合会出现在列表中。
接下来,设定“形式编号”选项。所有已计算的工况和工况组合的固有形态会在列表中显示。
使用按钮
可以在主程序的图形窗口中显示固有形态。
随后从列表中选择“构件编号”。可以使用按钮
在工作窗口中图形化选择构件。
屈曲长度系数 =
表格中显示从稳定性分析导入的关于两个主轴的屈曲长度系数。如果希望手动调整某个值,请在上部的“绕轴”部分激活“用户自定义”选项。这样将启用输入字段。
此处显示的屈曲长度系数会被转入 节点支座和屈曲长度 选项卡。在那里将无法再编辑它们。
通过选择“绝对值”选项,可以将从稳定性分析结果中得出的构件的屈曲长度 Lcr,y/v 和 Lcr,z/v 进行导入。此选项可以用于示例场景中需要从包含在组合中的某个构件来指定屈曲长度的情况。