描述
结构由一根工字钢梁和两根管桁架组成。该结构包含若干几何缺陷，并承受竖向力 Fz 作用。问题通过以下参数集描述。本例中忽略自重。计算端点（点 4）处的挠度 uy、uz 以及轴向转动 φx。验证示例基于 Gensichen 和 Lumpe 提出的范例（见参考文献）。
| 材料 | 钢材 S355 | 弹性模量 | E | 210000.000 | MPa |
| 剪切模量 | G | 81000.000 | MPa | ||
| 几何尺寸 | 结构 | 截面 1 长度 | L1 | 4.000 | m |
| 截面 2 长度 | L2 | 4.000 | m | ||
| 截面 3 长度 | L3 | 2.500 | m | ||
| 桁架支撑位置 | a | 2.500 | m | ||
| 几何缺陷 | 点 2 | ey2 | -40.000 | mm | |
| 点 4 | ey4 | 12.500 | mm | ||
| 工字钢截面 | 高度 | h | 400.000 | mm | |
| 宽度 | b | 180.000 | mm | ||
| 腹板厚度 | s | 10.000 | mm | ||
| 翼缘厚度 | t1 | 14.000 | mm | ||
| 管截面 | 外径 | D | 60.300 | mm | |
| 壁厚 | t2 | 5.000 | mm | ||
| 荷载 | 力 | F | 14.000 | kN | |
| 偏心距 | eFy | 20.000 | mm | ||
| eFz | -193.00 | mm | |||
解析解
无解析解。以 S3D 软件的结果作为参考。
RFEM 和 RSTAB 设置
- 在 RFEM 6.14 中建模
- 单元尺寸为 lFE = 0.020 m
- 使用各向同性线弹性材料模型
- 增量步数为 10
- 采用大变形分析
- 分别使用杆件模型以及杆件与面单元组合模型对该问题进行建模
结果
在 RFEM 6 中使用了两种建模方法。第一种，将工字钢截面模拟为带有缺陷的梁，并将管截面模拟为桁架（仅承受轴力 N）。第二种，管截面仍为桁架，而工字钢梁则通过板单元模拟，同时考虑给定的几何缺陷。点 1 处的固定支座通过刚性线支座创建。对于采用板单元模拟的工字钢梁，结果在中心点处进行评估。
结果
| 物理量 | S3D | RFEM 6 - 杆件 | 比值 | RFEM 6 - 杆件与板 | 比值 |
| uy [mm] | 14.800 | 16.214 | 1.096 | 15.940 | 1.077 |
| uz [mm] | 16.900 | 17.983 | 1.064 | 17.795 | 1.053 |
| φx [mrad] | 237.000 | 239.673 | 1.011 | 254.382 | 1.073 |
