Покажем это на следующем примере соединения лобовой плиты неразрезной колонны с балкой.
Теперь нужно рассчитать поворотную жесткость для момента вокруг оси y, и мы получили следующие результаты:
SMy+ = SMy- = 21,5 МНм/рад
Начальная жесткость для положительных и отрицательных моментов в данном примере одинакова, потому что геометрия узла симметрична относительно оси y. Если бы это было не так, то результаты были бы другими.
Но как мы получили число 21,5 МНм/рад?
Начальная жёсткость рассчитывается с помощью анализа МКЭ, в котором моделируются две подмодели:
- Подмодель поверхности: Эта подмодель аналогична подмодели, используемой для расчёта напряжений-деформаций. Он поддерживается на всех концах стержня жесткими опорами и нагружен единичной силой на выбранном для расчета жесткости конце стержня. В двух различных загружениях учитываются как отрицательная, так и положительная нагрузка. Узловая опора на проверенном стержне деактивируется в этих загружениях с помощью объекта «Модификация конструкции».
- Подмодель стержня: Эта подмодель построена с использованием стержней, аналогично подмодели поверхности, и соединения между ними являются жесткими. Целью данной подмодели является корректировка деформации, вызванной воздействием деформации стержня.
OK, я рассчитал эти две подмодели. Но как получить по результатам начальную жёсткость?
В нашем примере мы хотим рассчитать поворотную жесткость балки. Поэтому сосредоточимся на поворотеφy на конце балки.
А затем внесем исправление:
φy (конечный) = φy (подмодель поверхности) - φy (подмодель стержня) = 0,016768 - 0,004497 = 0,012271 мрад
Когда мы получим конечный поворот φy, мы можем рассчитать начальную жёсткость:
SMy = My/φy (конечное) = 0,000264 МНм/0,000012271 рад = 21,5 МНм/рад
В этом вся наука. Аналогичным образом, это работает для поворотной жесткости во втором направлении и для осевой жесткости.
Есть несколько важных примечаний, которые необходимо учесть при использовании данной функции:
- Начальная жёсткость определяется на основе модели стержня с жесткими контактами. Если к модели добавить дополнительные пластины, такие как элементы жёсткости или вуты, то подмодель поверхности может получиться более жесткой, чем подмодель стержня, что приведет к бесконечной жесткости (S = ∞). Это может показать необычным, но это правильно. С точки зрения общей модели стержня, такое жесткое соединение все равно будет смоделировано как жесткий контакт между стержнями. Иногда даже кажутся менее жесткими соединения могут иметь более высокую жесткость, чем ожидалось. Тем не менее, важно понимать значение этого для общей модели стержня. Если жесткий контакт размещается в менее жестких условиях, более высокая жесткость может не иметь существенного значения для общей модели стержня.
- При дальнейшем развитии подмодели (независимая сетка, улучшение детализации концов стержней или детализации болтов и сварных швов) начальные результаты жесткости могут сильно измениться. Однако это не так много значит для применения жесткости в модели. Поэтому очень важно получить доступ к этим будущим изменениям со всем контекстом. Перед автоматической интеграцией модели соединения, мы планируем реализовать классификацию соединения по начальной жесткости (жесткая, полужесткая и шарнирная). Это должно помочь сориентировать в результатах.
И в конце приводим пример. На рисунке ниже показаны шесть примеров соединений с различной жесткостью, а также их сравнение с полностью жесткими и полностью шарнирными соединениями в стержневой модели. В настоящее время все примеры называются полужесткими, но как только классификация будет завершена, некоторые из них, скорее всего, будут классифицироваться как жесткие или шарнирные. Затем необходимо соответствующим образом установить шарниры в общей модели стержня, с учетом данной классификации.
.jpg?mw=350&hash=91f398b559b26a6ac36fd7ecdf5e395e7b9b856d)
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
