杆端铰

杆端铰限制杆件向其他杆件传递的内力。铰只能布置在杆件端部，不能布置在杆件中部。

某些杆件类型已自带铰：例如，桁架杆件不传递弯矩，索杆既不传递弯矩也不传递剪力。对于这类杆件类型，无法指定铰，输入被锁定。

“新建杆件铰”对话框

基础

基础选项卡用于管理基本的铰参数。

坐标系

杆端铰可以参照以下某一种轴系统：

• 局部杆件轴系统 x,y,z
• 全局坐标系 X,Y,Z（可选作为剪铰）
• 用户自定义轴系统 U,V,W

通常情况下，铰参照局部杆件轴系统。但剪铰（见图片 杆件交叉）只能在全局或用户自定义轴系统中使用。

铰条件

铰条件分为'平移'和'旋转'自由度。前者描述沿局部或全局轴方向的位移，后者描述绕这些轴的旋转。

要定义一个铰，请勾选相应轴的复选框。勾选表示杆件在该方向上或绕该方向的位移或旋转是可能的。此时线性或扭转弹簧常数被设置为零。您可以随时调整'弹簧常数'以模拟弹性铰。请输入设计值形式的弹簧刚度。

在非线性列中，您可以针对每个分量精确控制内力的传递。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。

选择铰接非线性

内力为负或正时固定

通过该选项，您可以简单地控制杆端只传递正力或负力、或者只传递正弯矩或负弯矩。例如，具有非线性'N 为正时固定'的 u_x 铰表示杆端传递拉力（正），但不传递压力（负）。当轴力为负时，铰生效。

在局部坐标系中，内力参照局部 xyz 杆件轴系统。

如果您选择其他非线性，则可以在 部分作用、图表、摩擦 或 脚手架图 选项卡中定义参数。

选项

'剪铰'在全局或用户自定义坐标系中可用。利用它可以对贯通杆件的交叉进行建模。

示例

某节点上连接四根杆件。各杆件沿其"贯通方向"传递弯矩，但不向另一对杆件传递。节点处只传递轴力和剪力。

杆件交点使用剪刀铰

将该铰指定给杆件 3 和 4，或者指定给杆件 1 和 2。另一对交叉杆件不设铰。

部分作用

铰分量的部分作用可作为杆端铰的非线性特性使用（见图片 选择铰非线性）。

定义铰的部分作用

请为'负区域'和'正区域'分别确定铰的作用。'类型'列表中提供了多种判定铰生效的标准。

• 完全：位移或旋转通过铰完全可行。
• 超过释放位移/释放旋转后固定：铰仅在达到某一位移或旋转之前起作用。超过后刚接或约束生效。
• 超过释放力/释放弯矩后断裂：铰仅在达到某一定力或弯矩之前起作用。超过后铰失效，不再传递内力。
• 超过释放力/释放弯矩后屈服：铰仅在达到某一定力或弯矩之前起作用。超过后应变增大，但内力不再增大。
• 弹簧失效：对于具有弹簧刚度的铰，该铰分量不起作用。

大多数铰类型可与'滑移'组合使用，使铰在一定位移或旋转之后才生效。

图表

铰分量的图表可作为铰的非线性特性使用（见图片 选择铰非线性）。

定义杆端铰的非线性

在'位移'或'旋转'列中，通过相应数值确定工作图的定义点数量。然后在'力'或'弯矩'列中，可以为位移或旋转的横坐标值指定铰力或铰弯矩。

对于'图表开始'和'图表结束'，可选择以下标准：

• 断裂：铰仅在力或弯矩达到最大值之前起作用。超过后产生完整的铰作用，不再传递任何内力。
• 屈服：铰仅在力或弯矩达到最大值之前有效。超过后应变增大，但内力不再增大。
• 连续：超出定义范围后，采用最后一步的弹簧常数。
• 限位：允许的变形限制在位移或旋转的最大值。超过后铰作用取消，刚接或约束生效。

摩擦

在'非线性'列表中提供了四种选项，用于根据另一个铰分量定义平移铰的摩擦（见图片 选择铰非线性）。

定义摩擦系数

所传递的铰力与作用于另一方向的轴力或剪力相关联。根据'基础'选项卡中的选择，摩擦依赖于一个或两个内力。铰摩擦力与轴力或剪力之间存在如下关系：

塑性

塑性铰特性对于 Pushover 分析 非常重要。对于非线性作用的铰分量，'塑性'选项提供四种选择（见图片 选择铰非线性）：

• 双线性
• 图表
• FEMA 356 | 刚性
• FEMA 356 | 弹性

定义具有双线性属性的塑性铰

请在'"内力" / "内力"_屈服'和 'δ / δ_屈服' 或 'φ / φ_屈服'列中确定塑性区域的特征值。例如，当 M_y / M_y,屈服 值为 1.27 时，截面在超过塑性弯矩后开始屈服。当超过塑性承载力的 127% 时，杆件失效。

塑性极限内力根据杆件的截面特性自动确定。

杆件长度会影响塑性铰的刚度计算。通常情况下，它会根据被指定该铰的杆件长度自动识别。如有需要，可以为铰指定'用户自定义杆件长度'。

验收准则

在下部区域，您可以确定适用于建筑物安全性的屈服准则限值。例如，对于钢构件，这些限值在 ASCE 规范 FEMA 356 [1] 的表 5-5 中作了规定。例如，当 φ / φ_屈服 值为 6.000 时，一旦塑性变形达到屈服时变形的六倍，即达到'生命安全'的临界值。

验收准则的范围也会显示在图表中。

对于两种 FEMA 塑性选项之一，验收准则已按美国规范的规定预先设置。如有需要，您可以在勾选'用户自定义'复选框后对其进行调整。

按照 FEMA 356 定义塑性铰

请在列表中确定'分量类型'。主要和次要分量的验收准则在 [1] 表 5-5 中作了规定。

专题文章 RFEM 6 中的塑性铰 介绍了如何在 Pushover 分析中使用塑性铰。

脚手架图

铰分量的脚手架图可作为铰的非线性特性使用（见图片 选择铰非线性）。利用它可以对两根杆件之间带内管插接的钢管接头进行力学作用建模。该等效模型根据杆端的受压状态，通过被压紧的外管传递弯矩，并由于形状锁合作用 additionally 通过内管传递弯矩。

您可以在'脚手架图 | 内管'和'脚手架图 | 外管'选项卡中分别描述铰特性。

定义外管的脚手架图

参数的定义可采用 图表 一节中介绍的方法。