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2023-10-10

节点支座

结构通过支座将其荷载传递到基础中。若无支撑,所有节点都是自由的,其位移和旋转均不受约束。若要使某个节点作为支座起作用,必须至少锁定一个自由度或通过弹簧加以限制。此外,该节点必须是某个杆件的一部分。

重要

对于节点支座的自由度,还请注意相连杆件的边界条件,以免产生双重铰。

只有具有相应支座的节点才能施加强制变形。

如果要为节点支座指定非线性属性,可以定义受拉或受压失效准则、撕裂和屈服或工作图和刚度图。

用户自定义节点支座的名称符号表示所约束的自由度。以下支座类型为预定义:

  • 铰接
  • 固定
  • 可滑动
  • 沿X'方向可滑动
  • 沿Y'方向可滑动

基础

基础选项卡管理基本的支座参数。

坐标系

每个节点支座都拥有一个局部坐标系。默认情况下它与全局X、Y和Z轴平行。如果您已创建用户自定义坐标系或通过按钮 新建 定义,也可以使用该参考系统。

提示

使用特定方向功能可以将支座对齐到某个对象,而无需创建新的坐标系。

支座条件

支座条件分为'平动'和'转动'自由度。前者描述沿支座轴方向的支撑,后者描述绕这些轴的约束。

要定义支撑或约束,请勾选相应轴的复选框。勾选标记表示该自由度已被锁定,节点沿或绕相应方向的位移或旋转不可能发生。

如果不存在支撑或约束,请取消相应复选框的勾选。此时线位移弹簧或扭转弹簧的常数将被设为零。您可以随时调整'弹簧常数',以模拟节点的弹性支撑。请输入弹簧刚度作为设计值。

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供选择。

非线性起作用的支座在图形中以不同颜色显示。

重要

非线性属性在结构分析中生效。而模态分析或采用时程分析的动力分析等计算类型由于分析方法的原因无法考虑非线性。因此在这些分析中使用线性刚度或弹簧常数。但如果考虑某个特定的初始状态,则可以近似地考虑非线性支座属性的作用。

支座反力/支座弯矩为负或正时失效

通过此项,您可以简单地控制支座是否只能承受正的或负的力或弯矩:如果力或弯矩朝向不允许的方向作用,则支座的该分量失效。其余的约束和固定仍然有效。

'负'和'正'方向是指相对于各轴传入节点支座的力或弯矩(即不是支座一侧的支座反力)。符号由全局轴的方向决定:例如,如果全局Z轴朝下,则荷载工况"自重"会产生正的支座反力 PZ

支座反力/支座弯矩为负或正时全部失效

与上述单个分量失效不同,一旦该分量失效,整个支座即完全失效。

如果选择其他非线性,可以在部分作用图表摩擦选项卡中定义参数。

选项

通过此部分的复选框,您可以设置节点支座的其他属性。根据所选内容,将补充特定方向通过虚拟柱的刚度选项卡。

特定方向

特定方向选项卡可以旋转支座。这样您就无需创建用户自定义坐标系。

方向类型

支座的方向有多种选择:您可以绕支座轴X'、Y'和Z'旋转支座、对齐到一个或两个节点,或平行于某个杆件布置。您可以通过按钮 选择单独 以图形方式选择这些对象。

信息

旋转后的节点支座的支座反力既可以根据全局轴系统也可以根据局部轴系统进行评估。

通过虚拟柱的刚度

通过虚拟柱的刚度选项卡特别推荐用于2D结构的点支撑。在此,您可以根据模型中未显示的柱的参数确定支座弹簧常数。RSTAB根据边界条件确定支座的弹簧刚度。这可以实现比节点处的固定支撑更符合实际的建模。

参数

'支撑模型'采用弹性节点支撑。线位移弹簧和扭转弹簧的刚度由您在此选项卡中设定的柱的几何形状和材料数据确定。

'柱顶'几何形状可以为矩形或圆形,可选择旋转柱。

'柱高'影响线位移弹簧和扭转弹簧的常数。

柱截面和材料

确定弹簧刚度需要柱的截面和材料特性参数。如果柱与'柱顶相同'(即既非矩形也非圆形),您可以在列表中选择或重新定义合适的柱截面。

在列表中选择'柱材料'。通过按钮 库 新建 可以创建新材料。

柱条件

柱顶和柱脚的支撑方式会影响线位移弹簧和扭转弹簧的确定。列表中提供以下选项:

  • 铰接
  • 柔性
  • 刚性

选择'柔性'选项时,您可以以百分比形式指定柱脚的约束程度。

默认情况下,在确定刚度时会考虑柱的'剪切刚度'。

虚拟柱引起的支座弹簧

此部分列出了由柱的几何形状和材料属性得出的支座弹簧常数。这些值会传递到'基础'选项卡。

部分作用

支座分量的部分作用可作为支座的非线性属性使用(见图选择支座非线性)。

请为'负区域'和'正区域'确定支座的作用。符号规则在失效部分中说明。在'类型'列表中提供了多种支座有效性准则可供选择。

  • 完全:支撑分量完全有效。
  • 从支座位移/支座旋转起固定:线位移弹簧或扭转弹簧的刚度仅在达到某一位移或旋转之前有效。超过时固定支座或约束生效。
  • 从支座反力/支座弯矩起撕裂:支座仅在达到某一定力或弯矩之前有效。超过时支座失效。
  • 从支座反力/支座弯矩起屈服:支座仅在达到某一定力或弯矩之前有效。超过时应变增大,但应力不再增大。
  • 失效:支撑分量无效。

大多数支撑类型可与'滑移'组合,使支座在达到某一位移或旋转之后才生效。

图表

支座分量的图表可作为支座的非线性属性使用(见图选择支座非线性)。

信息

如果支座在负区域和正区域具有不同的属性,请取消勾选对称复选框。

在'位移'或'旋转'列中,通过相应的值确定工作图的定义点数量。然后在'力'或'弯矩'列中,可以将位移或旋转的横坐标值与支座反力或支座弯矩对应。

提示

通过按钮 导入Excel文件 可以从Excel表格导入图表。如果定义点的顺序不正确,可以通过按钮 排序 按升序排序。

'图表开始'和'图表结束'可选择以下准则:

  • 撕裂:支座仅在达到力或弯矩的最大值之前有效。超过时支座失效。
  • 屈服:支座仅在达到力或弯矩的最大值之前有效。超过时应变增大,但应力不再增大。
  • 连续:超出定义范围时,采用最后一步的弹簧常数。
  • 限位:允许的变形限制为位移或旋转的最大值。超过时固定支座或约束生效。

刚度图

支座分量的刚度图可作为转动支座的非线性属性使用。

信息

如果支座在负区域和正区域具有不同的属性,请取消勾选对称复选框。

首先在'刚度取决于'列表中(选项卡底部)确定弹簧刚度所依赖的支座反力分量。选项 |P| 表示支座反力的合力。

然后在'力'列中,通过相应的特性值确定工作图的定义点数量。然后在'弹簧'列中,将相应的弹簧常数对应。

'图表开始'和'图表结束'可选择以下准则:

  • 撕裂:支座仅在达到力的最大值之前有效。超过时支座失效。
  • 屈服:支座仅在达到力的最大值之前有效。超过时应变增大,但应力不再增大。
  • 连续:超出定义范围时,采用最后一步的弹簧常数。

摩擦

在'非线性'列表中提供了四种选项,用于根据另一个支座分量定义平动支座的摩擦(见图选择支座非线性)。

传递的支座反力与沿另一方向作用的压力相关联。根据'基础'选项卡中的选择,摩擦取决于单个支座反力或同时作用的两个支座反力的总力。支座反力与摩擦力之间存在如下关系:

FAQ 003537说明了如何在节点支座处考虑摩擦。

下面的柱模型展示了一个通过摩擦传递水平力的支座。但水平力最多只能达到竖向力的10%。在LC 1中满足此条件。在LC 2中,由于水平荷载过大,模型变得不稳定。

脚手架铰

脚手架铰可作为支座对转动自由度φX和φY的非线性属性使用。由此可以定义临时结构(如工作脚手架或建筑支撑)的脚手架支座。

信息

此非线性类型始终对绕X轴和Y轴的旋转共同起作用。

在'脚手架铰'选项卡中,您可以定义M-φ工作图。参数在产品功能脚手架支座中有更详细的说明。

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