【截面】是杆件的一个重要属性, 截面和材料的属性影响着杆件的刚度。
用户可以只创建和定义截面而不将该截面赋予杆件。 这样,可以在不删除截面的情况下快速改变模型。 但不能对截面进行重新编号。
名称
用户可以为截面定义名称,并指定属性。 如果用户输入的名称与 RFEM 截面库中的截面匹配,RFEM 将导入截面库中的截面。 要从库中选择截面,请点击 输入线的末端按钮。 关于如何导入截面请参见截面库一章。
从截面库中导入的截面,其各项参数无法更改。 【剪切】面积和【尺寸(非均匀温度荷载)】除外。
对于用户自定义的截面,用户需要手动输入截面的各项参数。 然后可以使用定义的截面来确定内力和弯矩。 但是,由于用户自定义的截面无法定义应力点,因此无法对这类截面进行设计。
基本
【基本】选项卡中管理着截面的各项基本参数。
材料
每个【截面】都必须赋予一种材料。 用户可以从【材料】下拉菜单中选择已定义好的各种材料, 也可以通过【材料】栏右侧的按钮从截面库中导入新材料或新建材料(见 材料 一章)。
类别
截面类型
对于用户从截面库中导入的截面,程序会根据截面库中存储的信息自动选择该种截面所属的【截面类型】(见章节 截面库)。 对于用户自定义的截面,程序会将该类截面的截面类型指定为【基本】。
制造类型
在【制造类型】下拉菜单中,用户可以选择钢截面的制作工艺。 制造类型影响着钢结构截面的设计规定。例如热轧截面和焊接截面对应的屈曲曲线不同。
选项
停用抗剪刚度
考虑截面的剪切刚度时,在剪力作用下截面会产生剪切变形。 对于轧制和焊接截面,剪切变形通常较小,可以选择勾选【停用抗剪刚度】。 对于厚壁和木截面,建议在计算中考虑截面的抗剪刚度。
停用翘曲刚度
当用户在【模型-基本数据】对话框中激活【翘曲扭转(7自由度)】模块时,才能启用【停用翘曲刚度】选项。 该选项可以控制是否在考虑 7 自由度的计算中考虑截面的翘曲刚度。
截面旋转/镜像
截面旋转描述的是截面旋转的角度。 用户可以勾选【截面旋转】,打开【截面旋转】对话框,定义截面的旋转角度 α'。
对于非对称截面,用户可以在该选项卡中选择是否将截面镜像。 例如可以使用该选项将一个角钢调整到正确的位置。
对于从截面库或 RSECTION 导入的截面,RFEM 会自动读取截面的旋转角度 α', 用户不需要定义。 对于用户自定义的截面,用户需要自行确定主轴角度 α 和截面旋转角度 α'。
混合
用户可以勾选“参数化 – 厚壁 II”的混合选项来计算参数化 - 厚壁 II 的截面类型,也可以截面由多种材料组成。 在该选项卡中,用户可以为组成截面的各个板件分别指定材料,例如为木结构的各个板件指定不同的木材。
用户可以在“参考材料”中输入以确定组合截面的理想截面属性的材料。 结构构件的刚度分量是在考虑相应材料属性的情况下确定相对于参照材料的。 但是,选择不同的参照材料对整个截面的刚度没有影响。
薄壁模型
当截面类型为【参数化 - 薄壁】时,用户可以通过勾选【薄壁模型】打开【薄壁模型】选项卡,在其中参数化定义截面尺寸。 对于厚壁截面,例如剪切面积和抗扭惯性矩的计算方法不同于薄壁截面。
截面属性的美式符号
在欧洲和美国,截面属性的符号是不同的。 该复选框可以控制例如将静矩指定为 S 还是 Q。
应力平滑以避免奇异点
当使用组合木结构截面时建议勾选此项。 截面由不同材料截面由不同材料的板件组成时,在板件的连接处的剪应力可能会出现不正常的应力集中现象。 使用该功能可以得到更符合实际的截面应力分布情况。
截面属性
在该部分中显示了【截面】的一些重要属性。 更多参数可以在截面属性 截面属性选项卡中找到。
截面面积
用户可以在该处查看截面的轴向面积 A 和剪切面积 Ay、Az。 剪切面积 Ay可根据截面的 Iz 计算得到,Az可根据截面的 Iy 计算得到。
关于剪切面积的计算方法可参见技术文章:
https://www.dlubal.com/zh/support-and-learning/support/knowledge-base/000966
剪切面积影响着截面的剪切变形。对于短粗杆,剪切变形通常不可忽略。 用户应注意不可将剪切面积设为一个极小值: 剪切面积位于分母,因此可能会出现数值计算错误。
惯性矩
惯性矩是反应截面抗弯能力的几何参数: 抗扭惯性矩 IT描述了截面的抗扭刚度,惯性矩 Iy和 Iz分别反映了截面绕局部坐标轴 y 轴和 z 轴的抗弯刚度。 通常 y 轴是截面的强轴。 翘曲惯性矩 Iω反映了截面抵抗翘曲的能力。
对于非对称截面,程序会给出截面对主轴 u 轴和 v 轴的惯性矩, 同时在右侧给出局部坐标轴的预览。
用户可以通过【结构调整】对话框通过截面面积系数和惯性矩系数来调整截面的截面面积和惯性矩(详见结构调整一章)。
主轴的方向角
主轴的方向角描述了截面主轴相对于截面默认的局部坐标轴的夹角。 对于非对称截面,主轴的方向角 α 为截面局部坐标轴 y 轴与截面主轴 u 轴之间的夹角,顺时针方向为正。对于对称截面,主轴与局部坐标轴重合。 对称截面的主轴为 y 和 z,不对称截面的主轴为 u 和 v(见图截面属性和坐标轴)。
主轴的方向角计算公式如下:
α | 主轴的方向角 |
iyz | 面积双向惯性矩 |
Iz | 绕 z 轴惯性矩 |
Iy | 绕 y 轴惯性矩 |
用户无法修改截面库中的截面的主轴方向角, 但可以通过勾选【截面旋转】来自定义角度旋转截面。 在对话框的【选项】面板下勾选【截面旋转】复选框(见截面旋转)。
尺寸(非均匀温度荷载)
宽度 b 和深度 h 会在计算温度荷载时使用。
截面属性
在截面选项卡中列出了截面的详细属性。
参数化截面的截面属性通过使用 RSECTION 确定。
统计信息
在该选项卡下可以查看模型中使用该截面的杆件的情况。 例如,您可以将【总重量】用于钢材明细表或成本估算。
点
通过点来定义截面的几何形状。 它们也是线的基础。
应力点
程序通过应力点确定截面上的应力分布。 截面库中的所有截面都在截面设计需要的位置上设置有计算好的应力点。
应力点对话框选项卡最多包含四个子选项卡。 在这里您可以查看应力点的坐标、静弯矩、翘曲坐标和相应的厚度(薄壁截面),以及按照薄壁理论TWA计算的单位应力。截面) 和有限元法FEM 。
通过点击表格中的数值,或在右侧图下方的列表中选择数值类型后, 用户可以在右侧的图中检查截面和应力的分布。