Опоры используются для передачи нагрузок, действующих на конструкцию, в фундамент. Без опор, все узлы будут свободными и могут быть перемещены или повернуты. Если вы хотите задействовать узел в качестве опоры, то хотя бы одна из его степеней свободы должна быть ограничена пружиной или заблокирована. Кроме того, узел должен быть частью поверхности или стержня.
Вынужденные деформации узла возможны только для узлов, опертых надлежащим образом.
Если вы хотите придать нелинейные свойства узловой опоре, вы можете задать критерии разрушения для сил растяжения или сжатия, сил разрыва и текучести или диаграмм напряжения-деформации и жесткости.
Флажок пользовательской узловой опоры указывает на все защемленные степени свободы. Предварительно заданы следующие типы опор:
- Шарнир
- Заделка
- Подвижной
- Подвижная вдоль X'
- Подвижная вдоль Y'
Основное
Вкладка Основные данные управляет основными параметрами опоры.
Система координат
Каждая узловая опора имеет местную систему координат. По умолчанию она ориентирована параллельно общим осям X, Y и Z. Если вы создали пользовательскую систему координат или определили ее с помощью
кнопку , вы также можете использовать эту систему координат.
условия опирания
Условия опирания делятся на 'Продольные' и 'Вращательные' степени свободы. Продольные степени описывают опоры в направлении осей опоры; градусы вращения описывают ограничения вокруг этих осей.
Для задания опоры или защемления, установите флажок для соответствующей оси. Флажок показывает, что степень свободы заблокирована, и смещение или поворот узла в или вокруг соответствующего направления невозможны.
При отсутствии опоры или защемления, снимите соответствующий флажок. Константа поступательной или вращательной пружины при этом устанавливается равной нулю. Чтобы смоделировать упругое опирание узла, можно в любое время настроить «Постоянную пружины». Задайте жесткость пружины в качестве расчетных значений.
В столбце «Нелинейность» можно конкретно проконтролировать передачу внутренних сил и моментов для каждого компонента. В зависимости от степени свободы, доступны для выбора соответствующие записи в списке нелинейностей.
Нелинейные эффективные опоры отображаются на графике другим цветом.
Выход из работы, если опорная реакция/момент является отрицательным или положительным
Это позволяет легко проверить, может ли опора поглотить только положительные или отрицательные силы или моменты: Если сила или момент действуют в запрещённом направлении, то данный компонент опоры выходит из работы. Остальные ограничения и заделки останутся и далее в силе.
«Отрицательные» или «положительные» направления относятся к силам или моментам, которые действуют на узловую опору по отношению к соответствующим осям (они не относятся к силам реакции со стороны опоры). Знаки являются результатом направлений глобальных осей: Например, если общая ось Z ориентирована вниз, загружение «Собственный вес» приводит к положительной опорной реакции PZ.
Выход всех из работы, если опорная реакция/момент является отрицательным или положительным
В отличие от вышеупомянутого выхода из работы отдельного компонента, в случае, если компонент является неэффективным, опора полностью выходит из работы.
При выборе другой нелинейности, можно задать параметры в {%ref#partial-activity частичной активности]], {%><#диаграмме Диаграммы]] или {%ref#rictionFriction]] вкладок.
Опции
Используйте флажки в данном диалоговом разделе для задания дополнительных свойств узловой опоры. В зависимости от выбора, добавляются вкладки Особое направление или Жесткость через фиктивную колонну. Если аддон «Расчёт железобетонных конструкций» активирован, будет доступен дополнительный флажок для задания размеров опоры .
Конкретное направление
Вкладка Конкретное направление позволяет поворачивать опору. Таким образом, вам не нужно создавать пользовательскую систему координат.
Тип направления
Для выравнивания опоры имеется несколько вариантов: Вы можете поворачивать опору вокруг осей опоры X', Y' и Z', направлять ее на один или два узла или располагать параллельно стержню или линии. Вы можете выбрать объекты графически с помощью
аддон, например
Жесткость через фиктивную колонну
Вкладка Жесткость через фиктивную колонну особенно рекомендуется для точечных опор 2D конструкций. Здесь можно определить константы опорных пружин по параметрам колонны, которая не представлена в модели. Кроме того, поскольку точечная опора лишь поверхностно описывает условия в области оголовка колонны, доступны специальные элементы макроса колонны. RFEM определяет константы пружины опоры из граничных условий. Это позволяет реалистично моделировать без сингулярности, которая возникает в случае неподвижной опоры в одном узле КЭ.
Параметр
В качестве «модели опоры» можно выбрать три способа. Они изображаются в графике диалога.
- В модели «Упругое основание поверхности» упруго опертая поверхность отделяется в пределах размеров колонны. Коэффициенты основания рассчитываются на основе геометрии колонны и данных по материалу.
- В модели «Упругая узловая опора» поверхность отделяется и поддерживается точечно. Опора обеспечивается поступательными и вращательными пружинами, которые возникают в результате геометрии и данных по материалу колонны. Для того, чтобы учесть более высокую жесткость на изгиб в области колонны, поверхность внутри двойная.
- Модель «Узловая опора с адаптированной сеткой КЭ» соответствует модели упругой узловой опоры, только здесь не применяются пружины к точечным опорам.
Введите данные колонны, необходимые для определения жесткости пружин. Геометрию «оголовка колонны» можно задать как прямоугольную, так и круглую, по желанию, с помощью поворота колонны.
«Высота колонны» влияет на константы поступательных и вращательных пружин.
Сечение и материал колонны
Свойства сечения и материала колонны необходимы для определения жесткости пружин. Если колонна не является «так же, как оголовок колонны» (ни прямоугольной, ни круглой), вы можете выбрать подходящее сечение колонны в списке или задать новое сечение.
Выберите из списка «Материал колонны». Кнопки
т.е.
кнопки.
Условия колонны
Тип опоры в оголовке и в основании колонны входит в определение продольных и повротных пружин. Для выбора в списке доступны следующие функции:
- Шарнир
- Полужесткая
- Заделка
При выборе опции «Полужесткая», можно указать степень защемления в основании колонны в процентах.
При определении жесткости по умолчанию учитывается «жесткость на сдвиг» колонны.
Опорные пружины от трения колонны
В данном разделе перечислены константы опорных пружин, зависящие от геометрии и свойств материала колонны. Значения будут перенесены во вкладку «Основные».
Размеры опоры
Размеры опоры необходимы для определения загруженной площади в расчете на продавливание. Поэтому эта вкладка доступна только в том случае, если активирован аддон Расчёт железобетонных конструкций.
Задайте «Тип» для каждого компонента поступательной опоры, описав форму опорной поверхности, которая является прямоугольной или круглой. Затем можно в остальных колоннах задать геометрию опоры с помощью длин или диаметров.
Частичная работа
Частичная работа компонента опоры доступна в качестве нелинейного свойства опоры (см. рисунок Выбор нелинейности опоры).
Задайте эффект опоры для «Отрицательной зоны», а также для «Положительной зоны». Правила знаков объяснены в абзаце Отказ. Список «Тип» предлагает различные критерии эффективности опоры.
- Готово: Компонент опоры полностью эффективен.
- Связь от смещения опоры/поворота опоры: Жесткость поступательной или вращательной пружины эффективна только до определенного перемещения или поворота. При превышении предела активируется неподвижная опора или заделка.
- Разрыв от опорной реакции/опорного момента: Опора эффективна только до определенной силы или момента. Если предел превышен, опора не работает.
- Текучесть от опорной реакции/опорного момента: Опора эффективна только до определенной силы или момента. Если оно превышено, то деформации все равно будут увеличиваться, но не напряжения.
- Отказ: Компонент опоры не эффективен.
Большинство типов опор можно комбинировать с «проскальзыванием», что означает, что опора вступает в силу только после определенного перемещения или поворота.
График
Диаграмма компонента опоры доступна в качестве нелинейного свойства опоры (см. изображение {%://#image022466 Выбор нелинейности опоры]]).
Определите количество точек задания для диаграммы работы, введя соответствующие значения в столбце «Перемещение» или «Поворот». Затем в столбце «Сила» или «Момент» можно придать координаты x перемещений или поворотов с опорными реакциями или моментами.
Совет
Используйте
, чтобы импортировать диаграмму из таблицы Excel. Если порядок задающих точек неправильный, вы можете отсортировать записи в порядке возрастания с помощью кнопки
аддон, например
Следующие критерии доступны для выбора для «Начала диаграммы» и «Конца диаграммы»:
- Разрыв: Опора эффективна только до максимального значения силы или момента. Если предел превышен, опора не работает.
- Текучесть: Опора эффективна только до максимального значения силы или момента. Если оно превышено, то деформации все равно будут увеличиваться, но не напряжения.
- Непрерывно: Вне диапазона задания, применяется жесткость пружины последнего шага.
- Стоп: Допустимая деформация ограничена максимальным значением перемещения или поворота. При превышении предела активируется неподвижная опора или заделка.
диаграмма жесткости
Диаграмма жесткости компонента опоры доступна в качестве нелинейного свойства опоры вращения.
Сначала перейдите к списку «Жесткость зависит от» (вкладка снизу) и задайте составляющую опорной реакции, от которой зависит пружинная постоянная. |P| представляет собой результирующую опорную реакцию.
Затем определим количество задающих точек для рабочей диаграммы, введя соответствующие значения в столбце «Сила». Затем можно назначить соответствующие константы опорной пружины в столбце «Пружина».
Следующие критерии доступны для выбора для «Начала диаграммы» и «Конца диаграммы»:
- Разрыв: Опора эффективна только до максимального значения силы. Если предел превышен, опора не работает.
- Текучесть: Опора эффективна только до максимального значения силы. Если оно превышено, то деформации все равно будут увеличиваться, но не напряжения.
- Непрерывно: Вне диапазона задания, применяется жесткость пружины последнего шага.
Трение
Список «Нелинейность» предлагает четыре варианта для задания Трения поступательной опоры в зависимости от другого компонента опоры (см. рисунок Выбор нелинейности опоры).
Переданные опорные реакции относятся к сжимающим силам, действующим в другом направлении. В зависимости от выбора во вкладке «Основные данные», трение зависит только от одной опорной реакции или от общей силы двух опорных реакций, действующих одновременно. Существует следующая корреляция между опорной реакций и силой трения:
В FAQ 003537 описано, каким образом можно учесть трение на узловой опоре.
На следующей модели колонны показана опора, в которой горизонтальные силы передаются посредством трения. При этом горизонтальные силы не должны превышать 10% от вертикальной силы. В ЗГ 1 это условие выполнено. В загружении 2 модель становится неустойчивой из-за слишком большой горизонтальной нагрузки.
