杆端铰

杆端铰限制了从一个杆件传递到其他杆件的内力。铰只能布置在杆件端部，不能布置在杆件中间的位置。

某些杆件类型已带有铰：例如桁架杆件不传递弯矩，索杆既不传递弯矩也不传递剪力。对于这类杆件类型，您无法指派铰。输入被锁定。

“新建杆件铰”对话框

基础

基础选项卡用于管理基本的铰参数。

坐标系

杆端铰可以参照以下轴系统之一：

• 局部杆件轴系统 x,y,z
• 全局坐标系 X,Y,Z（可选作为剪铰）
• 用户定义轴系统 U,V,W

通常情况下，铰参照局部杆件轴系统。但剪铰（见图 杆件交叉）只能在全局或用户定义轴系统中使用。

铰条件

铰条件分为'平动'和'转动'自由度。前者描述沿局部或全局轴方向的位移，后者描述绕这些轴的旋转。

要定义一个铰，请勾选相应轴的复选框。勾选表示杆件沿或绕相应方向的位移或旋转是可能的。此时平动弹簧或转动弹簧的弹簧常数将被设置为零。您可以随时调整'弹簧常数'，以模拟弹性铰。请将弹簧刚度作为设计值输入。

在非线性列中，您可以针对每个分量有针对性地控制内力的传递。根据自由度的不同，非线性列表中会提供相应的选项。

选择铰接非线性

当内力为负或正时固定

借此您可以简单地控制在杆件端部是只传递正力或正弯矩还是只传递负力或负弯矩。例如，具有非线性'当 N 为正时固定'的 u_x 铰意味着在杆件端部传递拉力（正），但不传递压力（负）。当轴力为负时，铰即生效。

对于局部坐标系，内力是参照局部 xyz 杆件轴系统的。

如果您选择其他非线性，可以在 部分作用、图表、摩擦 或 脚手架图 选项卡中定义参数。

选项

'剪铰'在全局或用户定义坐标系中可用。借此您可以模拟连续杆件的交叉。

示例

在一个节点上连接四根杆件。这些杆件在其"贯通方向"上传递弯矩，但不传递到另一对杆件上。在节点处只传递轴力和剪力。

杆件交点使用剪刀铰

将该铰指派给杆件 3 和 4，或者指派给杆件 1 和 2。另一对交叉杆件不获得铰。

部分作用

铰分量的部分作用可作为杆端铰的非线性属性使用（见图 选择铰非线性）。

定义铰的部分作用

请为'负区间'和'正区间'分别确定铰的作用。在'类型'列表中可以选择铰生效的不同准则。

• 完全：位移或旋转通过铰可以完全实现。
• 从释放位移/释放旋转起固定：铰仅作用到某个特定的位移或旋转为止。超过后固定连接或夹紧即生效。
• 从释放力/释放弯矩起断裂：铰仅作用到某个特定的力或弯矩为止。超过后铰失效，不再传递内力。
• 从释放力/释放弯矩起屈服：铰仅作用到某个特定的力或弯矩为止。超过后应变增大，但内力不再增大。
• 弹簧失效：对于具有弹簧刚度的铰，该铰的分量不生效。

大多数铰类型可以与'滑移'组合使用，从而使铰在达到某个特定的位移或旋转之后才生效。

图表

铰分量的图表可作为铰的非线性属性使用（见图 选择铰非线性）。

定义杆端铰的非线性

在'位移'或'旋转'列中确定工作图定义点的数量及相应数值。然后在'力'或'弯矩'列中可以将位移或旋转的横坐标值指派给铰力或铰弯矩。

对于'图表开始'和'图表结束'，可以选择以下准则：

• 断裂：铰仅作用到力或弯矩的最大值为止。超过后达到完全的铰作用。不再传递任何内力。
• 屈服：铰仅作用到力或弯矩的最大值为止。超过后应变增大，但内力不再增大。
• 连续：在定义范围之外，采用最后一步的弹簧常数。
• 限位：允许的变形被限制在位移或旋转的最大值。超过后铰作用被取消，固定连接或夹紧生效。

摩擦

在'非线性'列表中有四种选项可用于定义平动铰的摩擦与其他铰分量的关系（见图 选择铰非线性）。

定义摩擦系数

传递的铰力与作用于另一方向的轴力或剪力相关联。根据'基础'选项卡中的选择，摩擦取决于一个或两个内力。铰摩擦力与轴力或剪力之间存在如下关系：

塑性

塑性铰属性对于 Pushover 分析非常重要。对于非线性作用的铰分量的塑性选项，有四种选择（见图 选择铰非线性）：

• 双线性
• 图表
• FEMA 356 | 刚性
• FEMA 356 | 弹性

定义具有双线性属性的塑性铰

在'"内力" / "屈服内力"_{'和 'δ / δ屈服' 或 'φ / φ屈服' 列中确定塑性区域的特征值。例如，当 My / My,屈服 值为 1.27 时，截面在超过塑性弯矩后开始屈服。当超过塑性承载力的 127% 时，杆件失效。 塑性极限内力会自动根据杆件的截面特性确定。 杆件长度会影响塑性铰的刚度计算。通常它会自动从铰所指派的杆件的长度中识别。如有必要，您可以为铰指定'用户定义杆件长度'。 ==== 验收准则 ====} 在下部区域，您可以确定适用于建筑物安全性的屈服准则限值。例如，钢结构构件的相关规定见 ASCE 规范 FEMA 356 [1] 的表 5-5。例如，当 φ / φ_屈服 值为 6.000 时，一旦塑性变形达到达到屈服强度时变形的六倍，即达到'生命安全'的临界值。

验收准则的区域也会在图表中显示。

对于两种 FEMA 塑性选项之一，验收准则根据美国规范的要求预先设置。如有需要，您可以在勾选'用户定义'复选框后进行调整。

按照 FEMA 356 定义塑性铰

在列表中确定'分量类型'。主要分量和次要分量的验收准则在 [1] 表 5-5 中有规定。

专题文章 RFEM 6 中的塑性铰 介绍了如何在 Pushover 分析中使用塑性铰。

脚手架图

铰分量的脚手架图可作为铰的非线性属性使用（见图 选择铰非线性）。借此您可以模拟两根杆件之间带有内管插接的钢管接头的力学作用。该替代模型根据杆件端部的受压状态，通过被压紧的外管传递弯矩，并根据形状嵌合额外通过内管接头传递弯矩。

您可以在'脚手架图 | 内管'和'脚手架图 | 外管'选项卡中分别描述铰属性。

定义外管的脚手架图

参数的定义可采用 图表 一节中介绍的方法。