使用 RFEM 6 / RSTAB 9 的新模块“翘曲扭转(7 自由度)“进行弯扭屈曲分析

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本文介绍了一些关于使用“翘曲扭转(7 自由度)“模块的基本知识。 该模块完全集成在主软件中,可以在计算杆件单元时考虑截面翘曲。 可结合稳定性分析和钢结构设计模块,考虑缺陷,根据二阶效应理论进行弯扭屈曲分析。

激活模块

在“基本数据“对话框中激活“翘曲扭转(7 自由度)“模块。 如果要计算弯扭屈曲的临界荷载系数和使用屈曲模态作为初始缺陷,则必须还要激活“结构稳定性“模块。 如果要按欧洲规范 EN 1993-1-1 对钢梁进行计算,则还需激活“钢结构设计”模块。

考虑翘曲扭转计算的边界条件

该模块对杆件计算考虑第七个自由度。 这不是通过分离出单个杆件进行计算,而是对整体模型进行计算。 在计算时直接考虑相邻杆件的刚度或已定义的支座条件。 因为翘曲被视为局部杆件内力,所以不需要进一步定义全局支座条件。

可以使用杆件横向加劲肋来考虑杆件的翘曲刚度或翘曲约束。 例如您可以定义端板尺寸并自动换算成翘曲弹簧。

默认假设杆端翘曲不受约束,并且不会在相邻杆件之间传递。 如果要考虑两根杆件之间的翘曲传递,可以创建一个杆件集。

荷载作用位置

当采用 7 个自由度进行计算时,杆件荷载定义作用在截面的重心上。 如果要改变荷载的作用位置,则可以在相关编辑对话框中指定一个偏心。 此外,与相邻杆件或节点支座的连接也在重心处。 对于偏心连接,可以使用杆件偏心或刚性杆件来定义。

稳定性分析

通过在荷载工况中激活“考虑稳定性分析”可以对在该荷载工况中的荷载作用下的结构进行稳定性分析。 考虑第七个自由度的特征值分析法不仅可以找出弯曲屈曲破坏形式,还可以找出扭转屈曲和弯扭屈曲的破坏形式,并计算出临界荷载系数。


可以输出稳定性分析的结果:屈曲模态和临界荷载系数。

初始几何缺陷采用缩放屈曲模态的方法

通过缩放屈曲模态可以得到弯扭屈曲分析所需的初始缺陷。 为此需要先创建一个类型为“屈曲模态”的缺陷工况,然后选择相应的模态形状作为初始形状。 根据规范指定缺陷方向和大小,采用有限元网格预变形法生成初弯曲。

现在计算内力时可以在荷载组合中考虑缺陷。 在外荷载接近临界荷载并考虑缺陷的情况下会产生大的变形值,所以建议采用大变形分析来更准确地计算内力。

钢结构设计

在根据欧洲规范 EN 1993-1-1 进行钢结构设计时会考虑翘曲扭转计算内力。 如果任意位置处的值都大于承载能力极限状态配置中设定的极限值,则要进行等效应力验算(必要时考虑有效截面属性)。 因为该示例涉及稳定性验算,所以必须使用分项系数 γM1。 在承载能力极限状态配置中进行此设置。 然后可以取消其他稳定性设计验算。

对于简单的等效应力验算也可以使用应力应变分析模块。 考虑翘曲扭转的内力计算目前不能用于塑性设计。

作者

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Dipl.-Ing. Oliver Metzkes

Product Engineering & Customer Support

关键词

弯扭屈曲 翘曲扭转

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  • 更新 2022年01月10日

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