Pokazujemy to na poniższym przykładzie połączenia słupa ciągłego z belką za pomocą blachy czołowej.
Sztywność obrotowa dla momentu względem osi y została ustawiona do obliczenia, dzięki czemu uzyskaliśmy następujące wyniki:
SMy+ = SMy- = 21.5 MNm/rad
Początkowa sztywność dla momentów dodatnich i ujemnych jest taka sama w tym przykładzie, ponieważ geometria połączenia jest symetryczna względem osi y. Gdyby tak nie było, wyniki byłyby inne.
Ale jak uzyskaliśmy liczbę 21.5 MNm/rad?
Sztywność początkowa jest obliczana za pomocą analizy MES, w której zamodelowane są dwa podmodele:
- Podmodel powierzchni: Jest to taki sam podmodel, jaki zastosowano do analizy naprężeniowo-odkształceniowej. Jest on podparty na wszystkich końcach pręta przez podpory sztywne i obciążony jednostkową siłą na końcu wybranym do analizy sztywności. Obciążenie ujemne i dodatnie jest uwzględniane w dwóch różnych przypadkach obciążeń. Podpora węzłowa na sprawdzanym pręcie jest dezaktywowana w tych przypadkach obciążeń za pomocą obiektu Modyfikacja konstrukcji.
- Podmodel pręta: Ten podmodel jest zbudowany z wykorzystaniem analogicznych prętów jak podmodel powierzchniowy, a połączenia między nimi są sztywne. Celem tego podmodelu jest korekcja odkształcenia spowodowanego efektem odkształcenia pręta.
OK, dwa podmodele są obliczone. Ale jak obliczyć początkową sztywność na podstawie wyników?
W naszym przykładzie chcemy obliczyć sztywność obrotową belki. Skupiamy się na obrocie φy na końcu belki.
Następnie wprowadzamy poprawkę:
φy (końcowy) = φy (podmodel powierzchni) - φy (podmodel pręta) = 0.016768 - 0.004497 = 0.012271 mrad
Mając końcowy obrót φy, możemy obliczyć początkową sztywność:
SMy = My/φy (końcowy) = 0.000264 MNm/0,00012271 rad = 21.5 MNm/rad
I to wszystko. Podobnie działa to dla sztywności obrotowej w drugim kierunku oraz dla sztywności osiowej.
Korzystając z tej funkcji, należy wziąć pod uwagę kilka ważnych informacji:
- Sztywność początkowa jest określana na podstawie modelu pręta ze sztywnymi kontaktami. W przypadku dodania do modelu dodatkowych płyt, takich jak usztywnienia lub skosy, podmodel powierzchni może stać się sztywniejszy niż podmodel pręta, co skutkuje nieskończoną sztywnością (S = ∞). Może się to wydawać niezwykłe, ale jest prawidłowe. Patrząc z perspektywy globalnego modelu pręta, takie sztywne połączenie nadal byłoby modelowane jako sztywny kontakt między prętami. Czasami nawet pozornie mniej sztywne połączenie może mieć większą sztywność niż oczekiwano. Jednak kluczowe jest zrozumienie implikacji dla globalnego modelu pręta. Jeżeli kontakt sztywny występuje w warunkach mniejszej sztywności, większa sztywność może nie mieć istotnego znaczenia dla globalnego modelu pręta.
- Wraz z przyszłym rozwojem podmodelu (niezależna siatka, ulepszenie szczegółów końców prętów lub ulepszenia w określaniu szczegółów śrub i spoin) początkowe wyniki sztywności mogą się znacznie zmienić. Może to jednak nie mieć większego znaczenia dla wykorzystania sztywności w modelu. Dlatego bardzo ważne jest, aby podejść do tych przyszłych zmian z uwzględnieniem wszystkich kontekstów. Przed automatyczną integracją modelu połączenia planujemy wdrożyć klasyfikację połączenia zgodnie z jego początkową sztywnością (sztywne, półsztywne i przegubowe). Powinno to ułatwić nawigację po wynikach.
A na koniec przykład. Na poniższym rysunku widać sześć przykładów połączeń o różnej sztywności wraz z porównaniem do połączeń sztywnych i przegubowych w modelu prętowym. Obecnie wszystkie przykłady są określane jako podatne, ale po zakończeniu klasyfikacji niektóre z nich prawdopodobnie zostaną sklasyfikowane jako sztywne lub przegubowe. W takim przypadku należy odpowiednio ustawić przeguby w globalnym modelu pręta, uwzględniając tę klasyfikację.
.jpg?mw=350&hash=91f398b559b26a6ac36fd7ecdf5e395e7b9b856d)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
