6386x
001545
2018-11-14

节点作为面模型建模

对杆件建模

RFEM提供了将薄壁截面作为杆件转换为面模型的可能性。 Aus diesem Grund sollte zunächst das Stabmodell angelegt und dann die entsprechenden Stäbe umgewandelt werden. 本文中使用的模型如图01 a所示。

这是一个单独的大厅框架,框架节点用图中箭头突出显示,将被面板模型替换。 从两个角度来看,杆件的长度起着重要的作用。

  1. 面要模型需要更多的有限元单元。 因此,建议选择尽可能小的杆件长度,以便最大限度地缩短计算工作量,从而减少计算的持续时间。 否则,如果将更多的有限元单元和很大一部分杆件作为面模型进行定义,那么计算会更加精确。
  2. 从杆件到面模型的转换需要良好的荷载应力,因为杆件必须从节点传递到截面的线上。 杆件尽可能逼真,但杆件不能太短。

为了满足这两个要求,可以使用角度为60°的荷载分布的一般规律。 截面的最大宽度至少应为荷载应用领域的长度。

图02:三个建模的框架节点在一个截面中的宽度w处的比较。 参照值是von Mises等效应力。 很明显,选项1与选项2之间仍存在较大的差异,选项2的截面宽度为l,且截面宽度为l。 对于选项3中三倍以上的长度,很难看出差异。 因此,建议将双截面宽度作为长度安装在安全的一侧。 这同样适用于梁。 为了简化起见,没有进行切割,使用整个锥度。

由于柱子应该是连续的,所以它必须向上延伸一个杆件。 杆件的长度选择应至少在锥度上突出,因为它之后会缩小到合适的长度。 修改后的框架节点如图01b所示。

面模型的建立

杆件现在可以转换为面模型。 右键单击一个杆件,打开“生成曲面”菜单。 但是创建的模型有不同的交叉点。 此外还缺少端板,肋以及柱顶部的正确倾斜度。

首先要编辑交点。 此处可以使用“连接线/杆件”工具。 如果选择了两个相交的面,则会在相互作用的边界线处创建相交点。 也可以创建一个交点并将它们转换成一条线。 然后可以将锥度端点移动到这些新点上,如图03所示。

面可能不正确或被删除。 这可以在以后纠正。 删除所有多余的线和节点后,程序会显示如图04所示的模型。

下一步是按比例裁剪柱子的长度。 要正确显示锥度的正确倾斜度,上部翼缘的一个边缘用于复制过程中的位移矢量。 该过程如图04所示。 或者梁柱之间的上部交叉点要复制。 在“移动/复制”对话框中输入一个副本,并将其选为梁边缘的起始节点和末端节点的矢量。 因为减少了梁的位置,这个方向的值(这里dY)必须设置为0。 现在可以创建两个节点之间的线。 此外该线也与柱的相对的翼缘相交。 可以使用“连接线/杆件”工具生成交点。

在显示正确的倾斜度之后,将新节点镜像或复制到列的另一侧,然后将列末端的节点移动到这些新节点(图05a)。 此时柱子和所形成的延伸部分之间的连接点可以移动到锥度的下边缘,并且可以创建加固件和端板的附加线,如图05b所示。

然后创建锥形端板。 柱子与梁之间的交线垂直于柱子复制。 距离取决于法兰和端板厚度。 在每种情况下都要加上一半的厚度。 在当前示例中,翼缘的厚度为13.5 mm,端板的厚度为12 mm。 这导致距离约为13mm。 复制线后,梁的线也可以移动到末端的新节点上(图06),并为端板创建附加的连接线。 在该步骤之后,由于边界线已经改变,锥形的面不再存在。

为完成建模,会创建肋线,丢失面和新面。 本例的结果如图07所示。 面的分布清晰,表面根据厚度的不同而不同。

Schrauben-/Flanschverbindung modellieren

梁的端板与柱子法兰之间的连接是通过接触体和杆件来实现的。 接触体位于两个面(柱/梁)之间,模拟面之间的拉力作用。 拉力应该由作为杆件建模的螺栓吸收。

首先,钻孔被创建。 钻孔的基础是法兰和端板的孔。 首先,顶部端板节点复制到右侧(图08a)。 在该位置创建一个圆(必须考虑工作平面)。 接触实体的边界面必须始终有四条边界线。 因为该孔的内表面还不是这种情况,所以圆必须分成两段(插入线并使用“连接线/杆件”)。 孔可以在“选择边界线”中选择(图08 b)。

在下一步中,生成的钻孔和中心被复制到底部。 这两个钻孔都可以被镜像(图09a)。 通过点击相反的面并选择“用接触点创建实体”(图09b),可以创建两个接触实体或者两个接触实体。 完成的接触实体如图09c所示。 在“实体”对话框中设置了“受拉松张”的特性。

Für die Modellierung der Schrauben können Stäbe mit Querschnitt Rundstahl entsprechend des Kerndurchmessers der verwendeten Schrauben eingesetzt werden. 可以应用预应力。 杆件和杆件之间的连接是在“膜 - 无张力”的面上进行的。 因此可以在孔距中模拟受拉应力(图10)。

与杆件模型的连接是由刚性杆件创建的。 在面模型的截面轮廓两端创建刚性杆件。

得心应手

生成有限元网格时,建模是否是连贯的。 下面将介绍三个典型问题及解决方法。

  1. “面的定义线未关闭”
    如果修改了面的边界线,则会出现此问题。 在这种情况下涉及到锥形的几个面。 这些旧的面已经被新的面所替代,并且旧的不完整面可以被删除。 通常情况下可以说使用“选择边界线”生成一个新的面更长。
  2. “接触面上集成对象的数量不一致”
    当使用接触实体时,两个接触面必须完全相同。 如果一个节点存在于一个面上,该节点也必须沿另一个面上的面法线存在。 对于任何地方的接触面,边界面也必须是普通的。
  3. “侧面XX没有四条边界线”
    接触体的所有侧面需要有四条边界线。 这也适用于接触体中的孔洞。 图11给出了一个小例子。 在情况a中,显示的边界面恰好有四条线(2,22,10,23),在情况b中是5,这是不允许的。 然而,接触面的边界线的数量是不相关的。

作者

Günthel 先生为Dlubal 软件客户提供技术支持。

链接
下载