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2023-12-13

基本

基礎選項卡管理基本桿件參數。如果您在“選項”部分勾選了一個復選框,通常會添加另一個對話選項卡。在該處您可以設置詳細信息。

桿件類型

桿件類型控制如何能夠承受內力或預設何種桿件屬性。列表中提供了多種桿件類型可供選擇。

梁桿

梁是能夠承受所有內力的剛性桿件。梁桿的結束處不包含鉸接。該桿件類型可承受所有類型的荷載。

剛性桿

剛性桿通過剛性連接耦合兩節點的位移。因此,它基本上是一種 耦合。這樣可以在考慮結構關節的情況下定義具有非常高剛度的桿件,這些桿件還可以顯示出彈簧常數和非線性。數值問題幾乎不會出現,因為剛度適應了系統。

若要導出剛性桿的內力,請在下方瀏覽器的“桿件”類別中激活'耦合結果'。

剛性桿的剛度如下:

縱向剛度 E · A 1013 · ℓ [SI單位] ℓ = 桿件長度
扭轉剛度 G · IT 1013 · ℓ [SI單位]
彎曲剛度 E · I 1013 · ℓ3 [SI單位]
剪切剛度 GAy / GAz (如果啟用) 1016 · ℓ3 [SI單位]

信息

這些剛度假定也適用於耦合類別的桿件。

肋桿

使用肋桿可以模擬板樑(次樑)。在此桿件類型中,會考慮 FEM 模型的偏心和參與板寬度。

肋桿特別適合鋼筋混凝土桿件,因為它們的內力和截面會影響混凝土設計。附帶“肋”的鋼板應建模為具有偏心附加桿件的板。

關於'肋桿佈置',提供了多種選擇。

通常情況下,肋桿是偏心佈置的桿件。偏心性自動由一半的板厚度和一半的桿件高度計算得出,但也可以手動定義。肋桿的偏心性會增加模型的剛度。居中的佈置使肋桿的重心軸對準面中心。

肋桿的參與寬度在'凸緣尺寸'部分中定義,標識肋桿左側和右側的寬度。通常可以保持'自動查找'設置,程序會自動識別其兩個面。如果肋桿線路處於多於兩個面的交點,則必須手動指定控製面。

不同的輸入參與寬度 b-y,int 和 b+y,int 方法可供選擇(見圖 新肋):可以直接輸入寬度或使用 Lref / 6 和 Lref / 8 根據桿件長度自動計算。也可以按標準(例如“EC2”第 5.3.2.1 節)規範確定。

by,int 值定義了從中積分內力的面或受力面寬度。by,eff 值代表肋桿凸緣從腹板中心到邊的截面寬度。默认情況下,by,int 和 by,eff 設置相等。但可以點擊按鈕 同步 分開定義。

如果定義了'桿件上的節點'類型的節點,則可以為單個段定義肋桿。若定義了多段,則可以通過表中的'線性分配'列將不同寬度領域線性化以防止肋桿中出現大的剛度跳躍。

在3D模型中,參與的寬度對剛度沒有影響,因為偏心桿件已經考慮到了增加的剛度。然而,參與的寬度會影響到桿件和面內力分佈。

桁架桿

桁架桿類似於兩端具有鉸接的梁桿。此外,還通過φx鉸釋放了桿件的軸向旋轉。這種類型的桿件的內力會因桿上的荷載而產生彎矩和扭矩。

桁架桿(僅 N)

此桁架桿類型具有強度 E ⋅ A ,能夠承受以拉力和壓力形式出現的軸向力。僅提供節點內力。除非桿件上作用有集中荷載,否則它將具有線性內力分佈。由於自重或線荷載而導致的彎矩分佈不會提供。通過桿件荷載計算節點力,確保了正確的傳遞。

信息

作為'桁架桿(僅 N)' 類型的桿件無法橫向於主軸方向失穩。因此,不考慮桿件屈曲效應。

提示

網絡研討會中的示例說明了桿件類型'桁架桿'和'桁架桿(僅 N)'之間的區別。

拉桿

拉桿僅能承受拉應力。它類似於'桁架桿(僅 N)',在壓力下失效。

具有拉桿的桿件結構的計算迭代進行:第一步確定所有桿件的內力。如果拉桿承受負的軸向力(壓力),則開始另一個迭代步驟。這些桿件的剛度分量不再考慮- 它們失效。該過程持續進行,直到不再有拉桿失效。失效的拉桿可能導致系統不穩定。

信息

如果失效的拉桿在後來的迭代步驟中因重分布效應而獲得拉力,它將重新納入剛度矩陣中(見目錄 靜力分析設置 )。

壓桿

壓桿僅能承受壓力。它類似於'桁架桿(僅 N)',在拉力下失效。失效的壓桿可能導致系統不穩定。

屈曲桿

屈曲桿類似於'桁架桿(僅 N)',可承受無限拉力,但僅能承受壓力至達到臨界力。在Euler情況2中, 該力如下決定:

這種類型的桿件常能避免因桁架桿屈曲在II. 或III. 階理論下非線性計算而產生的不穩定性。通過用屈曲桿(現實地)代替桁架桿,通常可提高臨界負荷。

繩桿

繩桿只能承受拉力。這樣可以使用考慮縱橫力的3階理論進行繩索鏈的迭代計算。

繩桿適用於在更大的變形下內力也對應改變的模型。對於如遮陽棚的簡單緊箍,使用拉桿已經足夠。

鋼筋桿

此桿件類型允許在鋼筋混凝土元素的FE模型中表示懸裝鋼筋網。因此,可以研究基於桁架類比的過渡區(例如懸臂板,帶開口的梁)。

鋼筋桿具有與其他元素如桿件或面的自動連接功能,只要其物理上位於這些元素內部。如同桁架桿(僅 N),鋼筋桿僅具有切線剛度。當前尚無非線性材料行為。

在設定部分中,設置為懸掛鋼筋桿件類型。若啟用了插件鋼腱,則還可以使用其他鋼筋桿類型。

在'Master Objects'部分中分配放置有鋼筋桿的桿件或面。利用按鈕 多选 。然後使用 自动选择 按鈕自動將鋼筋桿與主對象連接起來。

提示

建議為主對象使用非線性材料(如損壞)。

卷筒上的繩索

此繩索桿類型也只能承受拉力,並根據繩索理論(III. 階理論)進行計算。然而,卷筒上的桿件只能在具有至少三個節點的多折線上定義。因此,此桿件類型適用於柔軟的拉伸元件,其長軸力通過模型中的導向點傳輸。應用例子包括滑車。

與普通繩索桿不同,僅內部節點中可能存在沿長度方向的位移(ux)。因此桿件不能承受作用於局部y或z方向的桿載荷。僅考慮位移ux和正軸力N。

在多折線的內部節點,無論該節點是支撐節點還是與其他結構相連,系統會考慮整體繩索桿系統在多折線的長度上的研究。

結果桿

結果桿適合於將面、體積或桿件結果積分到一個虛構的桿件中。這可用於讀取面為砌體驗證的橫向力結果。

結果桿的線可以隨意放置在模型中。結果桿不需要錨固或連接到模型中。然而,必須分配一個截面以進行設計。無法對結果桿施加荷載。

信息

結果桿的截面不影響系統剛度。

選擇'應力和力集成'部分結果桿類型,設置積分區域的幾何形狀。然後您可以在'參數'部分中定義尺寸。它們參考於桿件線上的中心。

在'要包含的對象'部分類別中,指定面、模體、桿件,這些對象在集成過程中將被考慮。或者,選擇“所有”對象,然後在'排除包含對象'部分中排除某些元素。

結果線

結果線適合於將面、體積或桿件結果融入單條線中。此線可以隨意放置在模型中。

其原理對應於結果桿。但是,您無需指定截面。在'截面'選項卡中,您可以讀取結果線的長度並旋轉該線以顯示結果;此功能沒有其他用途。

当縫模式當前被使用於載荷轉移中。載荷轉移桿件的荷載—例如桿件載荷或節點載荷的力、扭矩或質量類型—將按比例分配到最近的聯合結構對象,例如支撐節點、桿件、面節點或支撐線。

如果桿件自身重量須要考慮,可以在'參數'部分中設置桿件重量。

在'荷載對象'部分中,指定那些桿件荷載將被傳遞到的節點號碼。如果並不需要所有這些節點,可以在'無影響於'部分中排除某些節點。

虛擬梁

此桿件類型允許應用 鋼桁架學會 在“虛擬梁”表中提供的開網架鋼梁截面性質。這些虛擬梁截面代表接近的廣泛截面,遠處腹線舷、有效慣性矩及重量。這樣可以用虛擬截面的桿件替代梁,以便在整個系統中仿真複雜構造單元如桁架。

在列表中選取虛擬梁的'系列'。

然後在'虛擬梁'列表中指定確切的類型。

‘截面和材料’部分中的按鈕 虚梁 允許導入虛擬梁至截面庫中。

面板模型

此桿件類型特別適合於桿件孔和弱點,例如啟動用於穿過管道的孔。桿件被轉換為面板模型,在桿孔中按用戶需求被排列。仍保留桿件。需要滿足以下條件:

  • 截面是標準化或參數化的薄壁平面,具有一根腹板。
  • 截面的材料基於一種各向同性線彈性材料模型。

在'面板模型'桿件類型中,桿件同時作爲桿件和面對像而存在。幾何特性相同;兩者模型具有中心。顯示可以通過導航器 - 顯示中模型 -> 基本對象 -> 桿件 → 面板模型或工具欄中的按鈕 面模型 控制。

面板模型的有限元網格自動生成,目前不能干預。在靜態計算時使用面板模型。評估既有桿件結果(如結果桿樣,桿件分區間積分纖維應力)又有面的結果。該控制也可通過導航器 - 顯示或按鈕 面模型 操控。

在附加插件中,根據桿件內力和桿件截面對面板模型桿件進行設計。

如上圖所示,面板模型桿件的結束會生成多個剛性桿。該連接器桿用於將面板模型與附接桿件的結束節點連接起來。這保證了向1D對象的內力正確傳遞。如果有多個面板模型桿件相連,則每個桿件為備份桿件生成這類耦合。

信息

作用於桿件重心上的荷載可能在桿開口區域丟失:轉換為面模型時,所有開口中的線被移除,導致不能分配荷載。

在這種情況下,為桿荷載在截面上定義出 力偏心 。這樣荷載在截面邊緣預期處應用,即使在面模型中仍保留。

提示

使用"面板模型"桿件類型 技術專案中比較了桿件模型和面板模型的結果。

剛度

此桿件類型可使用具有自定義剛度的桿件。在'新建桿剛度'對話框中設定剛度參數(見章節桿剛度)。

耦合

耦合桿是一種虛構、非常剛的桿,終端爲剛性或鉸接,可供四種選項,將始和末節點的自由度“固定”或通過“鉸接”耦合。通過耦合,可以建模某些特定作者的力和扭矩傳輸方案。法向和橫向力或扭矩和彎矩直接逐節點傳遞。

信息

耦合的剛度是基於模型的,以避免數值問題。適用於剛性桿類型桿件的相同假設。

彈簧

彈簧桿件提供使用可定義的作用域在模型中表示線性或非線性彈簧屬性的功能。對於彈簧桿件,無需在'截面'選項卡中指定截面,只需設定桿件長度Lz。桿件的剛度來自於你在'新建桿彈簧'對話框中設置的彈簧參數(見章節桿彈簧)。

阻尼器

在原理上,阻尼器類似於'彈簧'桿件,但具有“阻尼係數”附加屬性。此桿件類型扩展了時間歷程方法動態分析的功能。

如同彈簧桿件, 你在'截面'選項卡中僅需為桿件指定長度Lz。剛度來自於你在'新建桿彈簧'對話框中設置的彈簧參數(見章節桿彈簧)。可以通過阻尼係數 X設置控制阻尼屬性。

信息

從粘彈性角度解析,桿件類型“阻尼器”類似於Kelvin-Voigt模型,由並聯的阻尼元件和彈性彈簧組成。

選項

在此部分中,通過控制選框進一步設定桿件屬性。

桿上節點

通過在桿件上添加一個或多個節點,可以將桿分割為多個段而不拆分桿(見章節 節點 )。

鉸接

在桿件上安裝鉸接可以控制內力向端節點的傳遞(見章節桿端鉸接)。對於某些桿件類型,輸入被鎖定,因為已有內部鉸接。可以分別為'開始i'和'末端j'分配鉸接。

偏心

偏心允許在節點上脫軸連接桿件(見章節桿偏心)。可以分別為'開始i'和'末端j'分配偏心。

支撐

可以為桿件分配一個沿整個長度連續作用的支撐。在支撐約束中設置自由度和彈簧剛度(見章節桿支撐)。

橫向剛肋

桿件的橫向剛肋影響桿件的翹曲剛度。它們作用於考慮七個自由度的翹曲扭矩計算中(見章節桿的橫向剛肋)。

桿孔

桿孔影響截面特性和內力分佈。這在'面板模型'桿件類型下特別重要。見桿孔中描述如何定義型式和位置。

非線性

可以為桿件分配非線性。非線性屬性需作為桿件非線性設置(見章節桿件非線性)。

結果中間點

通過結果中間點,可以控制桿件結果的著录輸出。透過“新桿件結果中間點”對話框設定分割點(見章節桿件結果中間點)。

信息

結果中間點不影響極值計算或圖形結果分佈。

末端修改

通過末端修改,可以在渲染中視覺上調整桿件端部幾何。可以為渲染圖形處理預加工突出、縮短或斜切。

信息

與桿偏心不同,末端修改不影響計算。

'延長':可以為桿開始和末端分別設置'延長'。負值 Δ作用為縮短。

'坡度':可以將任一端斜切。沿y和z沿兩個桿件軸設置坡度角度。正角度順時針旋轉對該正軸心生效。

啟用載荷轉移

控制框允許將桿載荷分攤至相鄰的對像,即使該桿載荷音依賴於剛度。因此,桿件的剛度有效於模型中。而荷載分佈到相鄰對像,通過您在 載荷轉移 設置的參數控制。

停用於計算

若勾選此框,則在計算中不考慮該桿件及其荷載。因此,可以研究特定桿件無效時如何影響模型的受力行為。無需刪除桿件;荷載仍保留。

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