La illustriamo con il seguente esempio di collegamento della piastra d'estremità della colonna continua con la trave.
La rigidezza rotazionale per il momento intorno all'asse y è impostata per essere calcolata e abbiamo ottenuto i seguenti risultati:
SMy+ = SMy- = 21,5 MNm/rad
La rigidezza iniziale per i momenti positivi e negativi è la stessa in questo esempio perché la geometria del giunto è simmetrica intorno all'asse y. In caso contrario, i risultati sarebbero diversi.
Ma come abbiamo ottenuto il numero 21.5 MNm/rad?
La rigidezza iniziale viene calcolata utilizzando l'analisi FEM, dove sono modellati due sottomodelli:
- Sottomodello di superficie: Questo sottomodello è lo stesso utilizzato per l'analisi tensioni-deformazioni. È supportato a tutte le estremità dell'asta da vincoli rigidi e caricato da una forza unitaria all'estremità scelta dell'asta per l'analisi di rigidezza. Sia il carico negativo che quello positivo sono considerati in due diversi casi di carico. Il vincolo esterno del nodo sull'asta verificata è disattivato in questi casi di carico utilizzando un oggetto di Modifica della struttura.
- Sottomodello dell'asta: Questo sottomodello è costruito utilizzando aste analoghe al sottomodello di superficie e i collegamenti tra di loro sono rigidi. Lo scopo di questo sottomodello è correggere la deformazione causata dall'effetto di deformazione dell'asta.
OK, ho calcolato questi due sottomodelli. Ma come derivare la rigidezza iniziale dai risultati?
Nel nostro esempio vogliamo calcolare la rigidezza rotazionale della trave. Quindi, ci concentriamo sulla rotazione φy alla fine della trave.
Apportiamo dunque la correzione:
φy (finale) = φy (sottomodello di superficie) - φy (sottomodello di asta) = 0,016768 - 0,004497 = 0,012271 mrad
Quando abbiamo la rotazione finale φy, possiamo calcolare la rigidezza iniziale:
SMy = My/φy (finale) = 0,000264 MNm/0,000012271 rad = 21,5 MNm/rad
Quindi questo è il metodo. Esso funziona allo stesso modo per la rigidezza rotazionale nella seconda direzione e per la rigidezza assiale.
Ci sono alcune note importanti da considerare quando si utilizza questa funzione:
- La rigidezza iniziale è determinata sulla base di un modello di asta con contatti rigidi. Se al modello vengono aggiunte piastre aggiuntive, come irrigidimenti o rinforzi, il sottomodello della superficie potrebbe diventare più rigido del sottomodello dell'asta, risultando in una rigidezza infinita (S = ∞). Questo può sembrare insolito, ma è corretto. Dal punto di vista del modello di asta globale, un tale collegamento rigido sarebbe ancora modellato come un contatto rigido tra aste. A volte, anche un giunto apparentemente meno rigido può avere una rigidezza maggiore del previsto. Tuttavia, è fondamentale comprendere le implicazioni per il modello globale dell'asta. Se un contatto rigido viene posizionato in condizioni meno rigide, una rigidezza maggiore potrebbe non essere pertinente per il modello globale dell'asta.
- Con lo sviluppo futuro del sottomodello (mesh indipendente, miglioramento dei dettagli delle estremità dell'asta o miglioramenti dei dettagli di bulloni e saldature) i risultati di rigidezza iniziale possono apparentemente cambiare molto. Tuttavia, non ha davvero importanza per l'uso della rigidezza nel modello. Quindi è molto importante accedere a questi cambiamenti futuri con tutto il contesto. Prima dell'integrazione automatica del modello di giunto, prevediamo di implementare la classificazione del giunto sec. alla sua rigidezza iniziale (rigida, semirigida e articolata). Questo dovrebbe aiutare con l'orientamento nei risultati.
Ed ecco un esempio alla fine. Nella figura seguente, puoi vedere sei esempi di collegamenti con rigidezza diversa, insieme a un confronto con collegamenti completamente rigidi e completamente incernierati nel modello dell'asta. Attualmente, tutti gli esempi sono indicati come semirigidi, ma una volta completata la classificazione, alcuni di essi saranno probabilmente classificati come rigidi o incernierati. I vincoli interni nel modello globale dell'asta dovrebbero quindi essere impostati di conseguenza, tenendo conto di questa classificazione.
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