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2023-10-10

节点支座

支座将作用在结构上的荷载传递到基础上。 如果没有支座,所有的节点都是自由的,可以自由移动或转动。 RFEM 中的支座至少约束节点的一个自由度, 此外,该节点必须是杆件的一部分。

重要

用户应注意节点支座相连的杆件的杆端铰,避免出现双铰。

当为节点分配支座后,该节点才可施加强制变形。

用户可以为节点支座分配非线性属性。那么可以选择定义受拉或受压的失效准则、撕裂或屈服,以及刚度图。

程序会根据用户定义的自由度约束情况来自动生成节点支座的名称。 程序会内置以下几种定义好的节点支座类型:

  • 铰接
  • 固定
  • 可动
  • X‘ 方向可动
  • Y' 方向可动

基本

【基本】选项卡中可以管理支座的各项基本参数。

坐标系

每个节点支座都有一个自己的局部坐标系。 默认情况下,该坐标系与全局坐标系 X、Y 和 Z 平行。 Wenn Sie ein benutzerdefiniertes Koordinatensystem angelegt haben oder mit der Schaltfläche 新建 definieren, können Sie auch dieses Bezugssystem verwenden.

提示

Mit der Funktion Spezifische Richtung können Sie das Lager auf ein Objekt ausrichten, ohne ein neues Koordinatensystem zu erzeugen.

支座条件

“支座条件” 分为 “平动” 和 “移动”,对应着线上的节点的三个平动自由度和三个转动自由度。 在“平动”中用户可以定义支座对线上的节点沿局部坐标轴平动的约束,“转动”中用户可以定义支座对线上的节点绕局部坐标轴转动的约束。

如果想要定义约束,则需要勾选相应的复选框。 勾选意味着限制自由度,节点不可能在相应的方向上进行移动或转动。

未勾选的自由度将会被杆件支座完全约束。 其相应的“弹簧常数”将会自动设为零。 您可以在任何时候调整“弹簧常数”来模拟节点的弹性支座。 输入弹簧刚度的设计值。

用户可以在“非线性”下拉菜单中选择各种非线性杆端铰。 根据不同的自由度,在非线性列表中可以选择合适的选项。

非线性支座在模型中与常规支座的颜色不同,以便用户区分。

“如果 P 为负,则失效”和“如果 P 为正,则失效”

对于该类型的支座,如果支座支座反力为正或负, 如果在定义失效的方向上出现力或弯矩,那么支座在该方向上的约束失效。 但在其他方向上的约束仍正常工作。

Die Richtungen 'negativ' und 'positiv' sind auf die Kräfte oder Momente bezogen, die im Hinblick auf die jeweiligen Achsen in das Knotenlager eingeleitet werden (also nicht die Reaktionskräfte vonseiten des Lagers). 正负号是根据全局坐标系的方向得出: Ist die globale Z-Achse beispielsweise nach unten gerichtet, so hat der Lastfall "Eigengewicht" eine positive Lagerkraft PZ zur Folge.

“如果 P 为负,则全部失效”和“如果 P 为正,则全部失效”

与上面介绍的只是支座的某个约束失效不同,如果在定义失效的方向上出现力或弯矩,则支座的所有约束都会失效。

如果想要定义其他非线性,那么可以选择在部分作用图表或者摩擦选项卡中定义相关参数。

选项

使用该对话框部分中的复选框可以定义节点支座的其他属性。 Je nach Auswahl werden die Register Spezifische Richtung oder Steifigkeit mittels fiktiver Stütze ergänzt.

特定方向

在“特定方向”选项卡中提供了用于旋转支座的不同方法。 这些方法都不需要创建用户自定义坐标系。

方向类型

调整支座方向的方法有: Sie können das Lager um die Lagerachsen X', Y' und Z' drehen, auf einen oder zwei Knoten ausrichten oder parallel zu einem Stab anordnen. Die Objekte können Sie hierzu mit der Schaltfläche 单独选择 是编辑按钮。

信息

旋转后的节点支座的支座反力不仅可以根据全局,还可以根据局部坐标系计算得出。

通过虚拟柱的刚度

对于二维结构体系的点状支承,特别推荐使用“通过虚拟柱的刚度”选项卡。 在这里您可以根据模型中未显示的柱子的参数来确定支座弹簧常数。 Aus den Randbedingungen bestimmt RSTAB die Federsteifigkeiten des Lagers. Sie ermöglichen eine Modellierung, die die Realität besser abbildet als die feste Stützung im Knoten.

参数

Als 'Modell der Lagerung' wird eine elastische Knotenlagerung angesetzt. Die Steifigkeiten der Weg- und Drehfedern ergeben sich aus den Geometrie- und Materialdaten der Stütze, die Sie in diesem Register festlegen.

Die 'Stützenkopf'-Geometrie kann rechteckig oder kreisförmig beschrieben werden, optional mit einer Drehung der Stütze.

Die 'Stützenhöhe' wirkt sich auf die Konstanten der Weg- und Drehfedern aus.

柱截面和材料

Für die Ermittlung der Federsteifigkeiten sind die Querschnitts- und Materialkennwerte der Stütze erforderlich. Falls die Stütze nicht 'Identisch mit dem Stützenkopf' (also weder rechteckig noch kreisförmig) ist, können Sie in der Liste den geeigneten Stützenquerschnitt auswählen oder neu definieren.

Wählen Sie das 'Stützenmaterial' in der Liste aus. Mit den Schaltflächen 库 u. 新建 können Sie ein neues Material anlegen.

柱条件

Die Lagerungsart am Stützenkopf und am Stützenfuß fließt in die Ermittlung der Weg- und Drehfedern ein. 用户可以在“方向类型”下拉菜单中选择旋转线栅格的方式:

  • 铰接
  • 半刚性
  • 刚性

Bei der Option 'Nachgiebig' können Sie den Einspanngrad am Stützenfuß in Prozent angeben.

Die 'Schubsteifigkeit' der Stütze wird bei der Ermittlung der Steifigkeiten standardmäßig berücksichtigt.

由虚拟柱产生的支座弹簧

Dieser Abschnitt listet die Konstanten der Lagerfedern auf, die sich aus den Geometrie- und Materialeigenschaften der Stütze ergeben. 数值将被保存至 "基本" 选项卡中。

部分作用

Die Teilweise Wirkung einer Lagerkomponente ist als nichtlineare Eigenschaft des Lagers verfügbar (siehe Bild Lagernichtlinearität auswählen).

用户在非线性支座中选择“部分作用”后,可以在【部分作用】选项卡中修改支座非线性的各项具体参数。 符号规则在 Failure 部分中进行了说明。 在'类型'列表中提供了关于支座有效性的各种准则。

  • 完全: 支座正常工作,按照【基本】中定义的参数进行自由度约束
  • 支座位移/旋转后生效: 在支座达到一定位移或转角之前,支座按照半刚性或铰接约束自由度; 超出定义的最大值后完全约束该方向上的自由度。
  • 从支座反力/弯矩开始撕裂: 在支座反力达到一定数值之前,支座正常工作; 超出定义的最大值,则支座失效退出工作。
  • 从支座反力/弯矩开始屈服: 在支座反力达到一定数值之前,支座正常工作; 接触应力超过规定值后,应力不再随应变增加
  • 失效: 支座退出工作,不再约束该方向上的自由度。

大部分支座的失效准则中都可以定义支座滑移,即支座产生一定转动或位移后才会开始工作。

图形

Das Diagramm einer Lagerkomponente ist als nichtlineare Eigenschaft des Lagers verfügbar (siehe Bild Lagernichtlinearität auswählen).

信息

如果支座的受压和受拉时力学性能不同,需取消勾选左下角的 对称 复选框。

用户可以在图表中输入线铰每个变形对应的力,每一行对应着右侧曲线中的一个点。 In der Spalte 'Kraft' bzw. 'Moment' können Sie dann die Abszissenwerte der Verschiebungen bzw. Drehungen mit den Lagerkräften bzw. -momenten zuweisen.

提示

Mit der Schaltfläche 导入Excel文件 können Sie das Diagramm aus einer Exceltabelle importieren. Falls die Reihenfolge der Definitionspunkte nicht korrekt ist, können Sie die Einträge mit der Schaltfläche 排序 是编辑按钮。

用户可以在下拉菜单中选择不同的类型定义曲线在最后一个点后的形状:

  • 撕裂: 支座只在定义的最大值之前正常工作, 超出定义的最大值,则支座失效退出工作。
  • 屈服: 支座只在定义的最大值之前正常工作, 接触应力超过规定值后,应力不再随应变增加
  • 连续: 以最后一个点处的斜率继续延伸
  • 停止: 在定义的容许变形最大值之前正常工作, 超出定义的最大值后完全约束该方向上的自由度。

刚度图

Das Steifigkeitsdiagramm einer Lagerkomponente ist als nichtlineare Eigenschaft eines rotatorischen Lagers verfügbar.

信息

如果支座的受压和受拉时力学性能不同,需取消勾选左下角的 对称 复选框。

Legen Sie zunächst in der Liste 'Steifigkeit abhängig von' (unten im Register) die Komponente der Lagerkraft fest, von der die Federsteifigkeit abhängt. Die Option |P| stellt die resultierende Lagerkraft dar.

Legen Sie dann in der Spalte 'Kraft' die Anzahl der Definitionspunkte des Arbeitsdiagramms mit den entsprechenden Kennwerten fest. In der Spalte 'Feder' können Sie dann die jeweiligen Federkonstanten zuweisen.

用户可以在下拉菜单中选择不同的类型定义曲线在最后一个点后的形状:

  • 撕裂: Das Lager ist nur bis zum Maximalwert der Kraft wirksam. 超出定义的最大值,则支座失效退出工作。
  • 屈服: Das Lager ist nur bis zum Maximalwert der Kraft wirksam. 接触应力超过规定值后,应力不再随应变增加
  • 连续: 以最后一个点处的斜率继续延伸

摩擦

In der Liste 'Nichtlinearität' stehen vier Möglichkeiten zur Auswahl, um die Reibung des translatorischen Lagers in Abhängigkeit von einer anderen Lagerkomponente zu definieren (siehe Bild Lagernichtlinearität auswählen).

Die übertragenen Lagerkräfte werden in Beziehung gesetzt zu den Druckkräften, die in eine andere Richtung wirken. Je nach Auswahl im Register 'Basis' ist die Reibung abhängig von nur einer Lagerkraft oder von der Gesamtkraft zweier gleichzeitig wirkender Lagerkräfte. 两者之间的关系式如下:

Die FAQ 003537 erläutert, wie Reibung an einem Knotenlager berücksichtigt werden kann.

Das folgende Stützenmodell zeigt ein Lager, in dem Horizontalkräfte über Reibung abgetragen werden. Die Horizontalkräfte dürfen jedoch höchstens 10 % der Vertikalkraft betragen. Im LF 1 ist diese Bedingung eingehalten. Im LF 2 wird das Modell instabil, da die Horizontallast zu groß ist.

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