Pomocí stupňů volnosti lze popsat posuny a pootočení v uzlovém bodě. Každý stupeň volnosti tak umožňuje posun nebo natočení v určitém základním směru. Při výpočtu metodou konečných prvků jsou stupně volnosti také neznámé veličiny v uzlových bodech, které je třeba určit, aby bylo možné vyřešit soustavu rovnic.
Podpora
Z každé konstrukce se zatížení přenášejí do základů. Základy se ve statice idealizují jako podpory nebo uložení. Ty definují stupně volnosti, a tvoří tak okrajové podmínky pro konstrukci. Konkrétně brání posunu nebo pootočení v určitých směrech, v kterých pak nemůže dojít k žádné deformaci. V závislosti na definici podpory omezují určité stupně volnosti.
Stupně volnosti pro 3D a 2D výpočty
- Rovinná konstrukce (2D) má 3 možnosti směrů pohybu (stupně volnosti). 2 posuny, ve vodorovném směru X a ve svislém směru Z a natočení okolo globální osy Y. Nedostupné stupně volnosti nelze v softwaru zadat, jsou zašedlé.
- Prostorová konstrukce (3D) má naproti tomu 6 možností směrů pohybu. 3 posuny a 3 pootočení ve směrech X, Y a Z.
Podpory v programech RFEM a RSTAB
Z každé konstrukce se zatížení přenášejí přes podpory do základů. Bez zadání podpory by byly všechny uzly volné a neomezené v posunu a otáčení. Pokud má určitý uzel působit jako podpora, musí se mu odebrat alespoň jeden stupeň volnosti nebo je třeba ho omezit pružinou. Dále musí být daný uzel součástí některé plochy nebo prutu. Přitom je třeba brát v úvahu okrajové podmínky prutů, a zabránit tak vzniku dvojitých kloubů na podepřených uzlech, kdy uzlová síla v určitém směru není přenášena ani na jeden z připojených prutů.
Uzlové podpory jsou předpokladem pro zadání vynucených deformací.
Uzlové podpory mohou mít nelineární vlastnosti, tzn. mohou být neúčinné v tlaku nebo tahu, a lze je definovat pomocí pracovních diagramů nebo diagramů tuhosti.
V dialogu Nová uzlová podpora jsou k dispozici tlačítka pro jednotlivé typy podpor, které usnadňují zadání stupňů volnosti. Tlačítka představují následující podporové vlastnosti:
