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2024-01-10

屈曲长度

对于按照替代杆法进行的稳定性验算,例如根据 EN 1995-1-1 [1] 6.3,必须定义屈曲长度(或侧向扭转屈曲长度),以便程序能够确定稳定失效的临界荷载。

如果为一根杆件或杆组分配了屈曲长度,则在对象的稳定性设计中会考虑相应的设置和屈曲长度。若未定义屈曲长度,但已启用稳定性验算,则会在表格 Fehler & Warnungen 中输出一条警告作为结果。

基本

基本选项卡中需要进行基本设置。之后可在选项卡 Knotenlager und Knicklängen 中定义屈曲长度系数和节点支承。输入选项与模型基本信息中存储的 Norm 相对应。

确定方式

考虑屈曲长度

请根据复选框确定应对该杆件或杆组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可能成为控制因素。选项“侧向扭转屈曲”会启用受弯作用下的侧向扭转屈曲验算。

信息

如果停用某种失效形式,其余定义选项也会相应减少。该失效形式在验算中将不被检查。

理想分岔弯矩的确定方式

根据规范,可选择不同方法来确定理想分岔弯矩 Mcr 或临界弯曲应力。默认采用矩形截面的解析方法。如果要手动指定该值,请启用“用户定义”选项。随后可在 Knotenlager und Knicklängen 选项卡中的屈曲长度系数处定义 Mcr

屈曲长度系数类型

美国设计规范区分理论值和推荐值的屈曲长度系数。可作为模板定义的屈曲长度系数,例如用于一端固接的杆件,会根据所选项进行调整。

杆件类型

在按 CSA O86 [2] 等规范进行稳定性验算时,结构类型起着重要作用。在本节中,您可以将杆件分类为两端支承梁或悬臂梁。

选项

通过复选框“从稳定性分析导入”,可以基于屈曲模态采用屈曲长度系数。相应输入可在 Aus Stabilitätsanalyse importieren 选项卡中进行。

重要

当已启用分析附加模块 结构稳定性 时,该功能可用。

如果热态设计所需的替代杆长度与冷态设计不同,请勾选复选框“防火设计采用不同的屈曲长度”。可在附加选项卡 Knotenlager und Knicklängen - Brandbemessung 中定义边界条件。

系数

对于 CSA O86 [2] 或 NBR 7190 [3] 等规范,可在另一部分中定义调整系数,例如在确定屈曲长度时考虑弯矩分布。

节点支承和屈曲长度

节点支承

杆件或杆组上的节点支承规定了弯扭屈曲验算的边界条件(仅适用于 Ermittlungsart 中的“特征值法”)。此外,节点支承还用于将杆件或杆组划分为若干段。

重要

默认在杆件或杆组的起点和终点节点各设置一个叉形支承。 因此,节点支承不会自动从模型中继承!在大多数情况下,需要手动调整节点支承。

在定义支承时,可在“支承类型”列中从列表选择典型形式。或者,也可以在各列的单元格中激活复选框(固定支承)或取消激活(无支承)。

除了固定或自由支承外,还可以为相关方向定义弹簧参数。请使用单元格上下文菜单进行设置。弹簧刚度可在 Knotenlager - Zusätzliche Daten 部分输入。

信息

支承的弹簧参数仅用于通过特征值求解器确定临界弯扭屈曲弯矩。弯曲屈曲承载力仅根据 Knicklängenbeiwerte 计算。

中间节点

可以定义起点、终点以及中间节点处的支承条件。中间节点包括杆组中杆件之间的标准节点以及“杆上的节点”(参见 RFEM 手册中章节 Knoten)。

这里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,以此类推。如果分配了该屈曲长度的杆件包含更多或更少的中间节点,则将从杆件起点开始考虑,超出的输入或节点将被忽略。

信息

屈曲长度应理解为一种类型:它们也可以分配给多个不同类型的杆件和杆组。各段和中间节点始终从杆件起点开始计数。

按钮 插入行 会在所选行上方插入一个新的中间节点。要再次删除中间节点,请选中该行,然后单击按钮 删除 。表格的上下文菜单也提供了编辑行的选项。

通过左侧按钮 多选 ,可以在模型中选择一根杆件或一个杆组,并且该杆组上的中间节点数量会自动传入表格。若屈曲长度已分配给一根杆件或一个杆组,则可使用右侧按钮 多选 选择一个节点。节点支承表中会自动选中对应中间支承的行(如有)。

信息

如果已将屈曲长度分配给一根杆件或一个杆组,可以通过按钮 模型视图 在对话框图形中检查支承。

屈曲长度系数

“屈曲长度系数”表与节点支承的数量相对应。如果未定义中间节点,则仅存在一个“分段”。您可以通过系数延长或缩短不同失效形式的屈曲长度,从而使该分段的屈曲长度与边界条件相适应。

信息

默认情况下,每种失效形式的屈曲长度系数均设为 1.0。屈曲长度系数不会自动从主模型或节点支承中继承,在大多数情况下需要手动调整

中间节点处的支承将杆件或杆组划分为多个分段,用于不同失效情况:

  • 支承“在 z/v 方向”按系数 ky/u 将用于绕强主轴弯曲屈曲的长度进行分段
  • 支承“在 y/u 方向”按系数 kz/v 将用于绕弱主轴弯曲屈曲的长度以及按系数 kLT 将用于侧向扭转屈曲长度进行分段
  • 固定“绕 x”按系数 kLT 将侧向扭转屈曲长度进行分段

根据所选 Bemessungsnorm,系数名称可能有所不同。

如果在“节点支承”表中没有相应的中间支承,则箭头表示跨分段的屈曲长度系数。您可以在各表行中定义各分段的屈曲长度系数,从而调整各段的屈曲长度。对于典型情况,可使用单元格上下文菜单中的预定义值。

用于在该分段某一点进行某种失效形式验算的屈曲长度,等于分段长度与相应屈曲长度系数的乘积。

也可以直接输入屈曲长度的绝对值。需要注意的是,这些数值将用于所有已分配的对象。与使用屈曲长度系数不同,这种方式不会按实际分段长度进行相对调整。因此,相较于输入屈曲长度绝对值,建议优先采用通过屈曲长度系数进行定义。


在使用特征值求解器进行侧向扭转屈曲验算时,总是考虑对象的总长度及其相应支承。程序在一个内部替代杆模型上计算临界侧向扭转屈曲弯矩 Mcr,该模型具有四个自由度(φx、φz、uy、ω)以及已定义的节点支承。若选择了 Mcr 的用户定义输入,则可以为每个分段输入一个 Mcr 值。该值将用于该分段内的所有验算点。

节点支承 - 附加数据

当所选行中定义了弹簧支承,或存在绕 x 无刚性固定的 y/u 方向侧向支承时,将显示本部分。您可以在此详细定义参数。

信息

输入内容对应于表格“节点支承”中当前选中的行。

请输入用于侧向支承或绕所支承轴转动的弹簧特征值。您也可以定义翘曲弹簧的刚度。

偏心距与 y/u 方向侧向支承有关,根据受压翼缘的位置,在侧向扭转屈曲中可能起稳定或不稳定作用。列表中提供了在上翼缘或下翼缘处的支承,以及手动定义选项。

从稳定性分析导入

当在“基本”选项卡中启用相应复选框时,将显示“从稳定性分析导入”选项卡。您可以在此选择屈曲模态和杆件,以采用其屈曲长度系数 ky/u 或 kz/v

绕轴

请指定要从稳定性分析的哪些荷载工况导入屈曲长度。您可以为每个主轴定义某一特定荷载工况的特征模态。

特征模态是荷载工况或荷载组合的属性。首先在“荷载工况/荷载组合”列表中选择对屈曲模态起控制作用的荷载情况。该列表仅包含已进行了稳定性分析的荷载工况和荷载组合。

接下来确定控制性的“模态编号”。所有已计算的荷载工况和荷载组合都可使用特征模态列表。

通过按钮 选择振型 ,可以在主程序的图形窗口中显示特征模态。

最后,在列表中选择“杆件编号”。通过按钮 选择单独 还可以在工作窗口中图形化地确定该杆件。

屈曲长度系数

表格中给出了从稳定性分析导入、用于两个主轴的屈曲长度系数。如果您要手动调整数值,请在“绕轴”部分启用“用户定义”复选框。这样输入框将可用。

此处显示的屈曲长度系数将传入 Knotenlager und Knicklängen 选项卡,并且在那里不再可编辑。通过“绝对值”选项,您也可以从稳定性分析结果中采用杆件的屈曲长度 Lcr,y/v 和 Lcr,z/v。例如,当某个杆组的屈曲长度应取自其中包含的一根杆件时,可以使用该选项。

节点支承和屈曲长度 - 防火设计

当您在“基本”选项卡中勾选了 Unterschiedliche Knicklängen für die Brandbemessung 选项时,将显示此选项卡。

在这里可以定义用于热态设计的特定替代杆长度。输入方式与冷态设计相同(见 [[ 火灾情况下有效长度的不同定义
generalDesignNodalSupportsTab Knotenlager und Knicklängen]] 部分)。


参考
上级章节