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2021-11-16

RFEM 6 中的找形

RFEM 6 包含“找形”模块,可以确定受拉面模型和轴力作用下杆件的平衡形状。 在模型的“基础数据”中激活该模块,并使用它来计算轻型结构的预应力与现有边界条件达到平衡的几何位置。

输入

在 RFEM 中对结构进行建模后,就可以开始找形过程了。 在 RFEM 6 中,通过将找形荷载分配给膜和索等单元来实现。 荷载应该定义在一个单独的荷载工况中,其类别为“预应力”,如图1所示。

膜结构找形类型的面荷载的输入数据包括计算方法(标准或投影)、找形定义(力或应力)以及相关荷载的大小(图2)。

事实上,标准方法描述的是一个可以在空间中自由移动直到到达目标位置的向量,而投影方法描述的是一个可以在空间中部分移动并固定在其 XY 坐标上的向量。 一般情况下,应首选标准方法。 投影法适用于围绕一个中心轴(圆锥形)跨越的模型。

需要说明的是,要施加正交各向异性面预应力,必须勾选面窗口选项卡中的特定轴选项,并相应调整图3中的输入参数。

找形分析的杆件荷载可以是几何荷载,也可以是力。 前者可以按照长度、无应力长度和弧垂(包括最大和最小垂向弧垂)来定义。 如图 4 所示。 后者可以定义为杆件受力、端部受拉、水平受拉分力或力密度(图5)。

分析设置

分析设置如图 6 所示。 通过这种方式,用户可以使用预先定义的值来指定找形计算应该在多少迭代中将预应力施加到单元上。 当超过该限制时,程序会重复停止,并在找形计算期间应用初始值的预应力。 事实上,增加允许的迭代次数可以带来更好的收敛性。

接下来,可以调整控制计算稳定性的收敛速度。 找形计算将绝对刚度应用于膜面,但用户可以通过定义一个小于 1 的值来增加刚度。 这会导致收敛速度较慢,但计算稳定性更高。

在设置中也可以选择集成初步找形分析。 初步找形分析使用简单的线力-密度法对有限元面单元进行了位移。 因此,对于实际的迭代找形过程,初始位置和目标位置之间的距离通常会缩短。 这样就节省了一定的计算时间,并且全局找形过程更快。

结果输出

计算完荷载工况后,可以通过导航器的结果选项卡以图形方式显示变形以及杆件和面的结果。 前者描述了初始输入和确定的平衡形状之间的变形,而后者包括考虑定义的找形参数的平衡形状的力或应力条件。 图 7 和图 8 分别给出了这些结果的示例。

后续荷载应用

此时,可用的结果表示一个新的模型配置。 为了对整个模型进行进一步的计算和结构分析,程序会将包含单元应变在内的基于形状的几何形状转换为普遍适用的初始状态,以用于荷载工况和荷载组合。

因此,如果以后要施加一定的荷载,则必须考虑找形荷载工况的初始状态。 换句话说,根据后续荷载工况的变形适用于之前确定的平衡形状。

激活从找形荷载工况考虑初始状态的选项,如图 9 所示。 图 10 给出了这样一个荷载作用示例,其中雪荷载作用是相对于轻型结构的平衡形状进行的。


作者

Kirove 女士的职责是撰写技术文章并为 Dlubal 软件的客户提供技术支持。

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