шарниры стержней

Шарнир стержня ограничивает внутренние силы и моменты, передаваемые от одного стержня к другим. Шарниры могут быть расположены только на концах стержня, а не в местах вдоль стержня.

Некоторые типы стержней уже располагают шарнирами: Например, ферма не передает моменты, а вантовый стержень не передает ни моментов, ни поперечных сил. К таким типам стержней невозможно придать какие-либо шарниры. Ввод данных заблокирован.

Диалоговое окно «Новый шарнир стержня»

Основное

Вкладка Основные данные управляет основными параметрами шарнира.

Система координат

Шарнир стержня может быть связан с одной из следующих систем координат:

• Местная система осей стержней х, у, z
• Общая система координат X,Y,Z (дополнительно, как рычажный шарнир)
• Пользовательская система осей U,V,W

Как правило, шарниры связаны с местной системой координат стержня. Однако ножничные шарниры (см. рисунок Пересечение стержней) возможны только в общей или пользовательской системе координат.

Условия шарнира

Условия шарнира делятся на «Поступательные» и «Вращательные» степени свободы. Первые описывают перемещения в направлении местных или общих осей; вторые описывают повороты вокруг этих осей.

Для определения шарнира, установите флажок для соответствующей оси. Флажок показывает, что перемещение стержня' или поворот вокруг соответствующего направления возможны. Константа поступательной или вращательной пружины при этом устанавливается равной нулю. «Постоянную пружины» можно всегда настроить для моделирования упругого шарнира. 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.

Выбор шарнирной нелинейности

Связь, если внутренняя сила отрицательная или положительная

Это позволяет легко контролировать, передаются ли на конце стержня только положительные или отрицательные силы или моменты. Например, шарнир au_x с нелинейностью «Фиксировано при положительной N» приводит к тому, что растягивающие силы (положительные) могут, а сжимающие силы (отрицательные) не могут передаваться на конце стержня. Таким образом, шарнир эффективен при отрицательных осевых силах.

В случае местной системы координат, внутренние силы относятся к местной системе координат - xyz.

При выборе другой нелинейности, можно задать параметры в {%ref#partial-activity частичной активности]], {%ref#диаграмме Диаграммы]], {%ref#Friction Трение]] или лесов.

Опции

«Рычажный шарнир» доступен в общей или заданной пользователем системе координат. Этот тип шарнира позволяет моделировать пересечения ряда стержней.

Пример

Четыре стержня соединены в узел. Стержни передают моменты в своем «непрерывном направлении», но не на другую пару стержней. В узле передаются только осевые и поперечные силы.

Пересечение стержней с помощью ножничного шарнира

Назначьте шарнир либо к стержню 3 и 4, либо к стержню 1 и 2. На другую пару пересекающихся стержней нет шарнира.

Частичная работа

Частичная работа компонента шарнира доступна в качестве нелинейного свойства шарнира стержня (см. рисунок Выбор нелинейности шарнира).

Определение частичной активности шарнира

Определите влияние шарнира как для «Отрицательной зоны», так и для «Положительной зоны». Список «Тип» предлагает различные критерии эффективности шарнира.

• Готово: Благодаря шарниру возможны в полной мере перемещение или поворот.
• Связь от перемещения/поворота высвобождения: Шарнир эффективен только до определенного перемещения или поворота. При превышении предела активируется жесткое соединение или заделка.
• Разрыв от силы/момента в высвобождении: Шарнир эффективен только до определенной силы или момента. Если предел превышен, то шарнир выходит из работы и больше не передает внутреннюю силу или момент.
• Текучесть от силы/момента на высвобождении: Шарнир эффективен только до определенной силы или момента. Если оно будет превышено, то деформации все равно будут увеличиваться, но не внутренняя сила или момент.
• Неэффективность пружины: В случае шарнира с жесткостью пружины, компонент шарнира не эффективен.

Большинство типов шарниров можно объединить с «проскальзыванием», что означает, что шарнир вступает в силу только после определенного перемещения или поворота.

Диаграмма

Диаграмма компонента шарнира доступна в качестве нелинейного свойства шарнира (см. изображение {%://#image022586 Выбор нелинейности шарнира]]).

Определение диаграммы жесткости

Определите количество точек задания для диаграммы работы, введя соответствующие значения в столбце «Перемещение» или «Поворот». Затем в столбце «Сила» или «Момент» можно присвоить координаты x перемещений или поворотов с силами или моментами шарнира.

Инфо

Если порядок точек задания неправильный, вы можете отсортировать записи в порядке возрастания, используя #iкнопка magefrictionfrictionXTabfrictionYTabfrictionZTabВыбор нелинейности шарнира).

Определение коэффициентов трения

Переданные шарнирные силы относятся к осевым или поперечным силам, действующим в другом направлении. В зависимости от выбора во вкладке «Основные данные», трение зависит только от одной или двух опорных сил. Существует следующая корреляция между силой трения шарнира и осевой или поперечной силой:

$${\mathrm{P}}_{\mathrm{Gelenk}}=\mathrm{\mu }·{\mathrm{P}}_{\mathrm{Normalkraft}/\mathrm{Querkraft}}$$

Корреляция между силой трения шарнира и внутренней силой

">plasticDiagramUXTabpasticDiagramUYTabplasticDiagramUZTabplasticDiagramPYTabplasticDiagramPZTabhttps://www.dlubal.com/ru/solutions/application-areas/pushover-analysis-software Диаграммный метод расчёта]]. С опцией « Пластический » нелинейно действующего компонента шарнира для выбора доступны четыре возможности (см. изображение Выбор нелинейности шарнира):

• Билинейный
• Диаграмма
• FEMA 356 | Заделка
• FEMA 356 | Упругое

Инфо

Невозможно задать пластический шарнир для крутильного шарнира φ_X.

Задать пластический шарнир с билинейными свойствами

Инфо

Если шарнир имеет различные свойства в отрицательной и положительной зоне, снимите флажок Антиметрический.

В столбцах «Внутреннюю силу»/«Внутреннюю силу»_{текучесть} и «δ/δ_{текучесть} » или «φ/φ_{текучесть} » задайте свойства пластических областей. Например, при значении M_y/M_y,yeld 1,27, сечение достигает текучести при превышении пластического момента. При превышении 127% пластической прочности стержень выходит из работы.

Предельные пластичные внутренние силы определяются автоматически из характеристик сечения стержня.

Длина стержня влияет на расчет жесткости пластического шарнира. Обычно он определяется автоматически по длине стержней, к которым назначен шарнир. При необходимости, можно для шарнира определить также «Пользовательскую длину стержня».

Критерии приемлемости

В нижнем разделе диалога можно задать предельные значения критериев текучести, которые будут применяться для безопасности здания. Они описаны, например, для стальных элементов конструкции в таблице 5-5 FEMA 356 (норма ASCE) [1]. Таким образом, при значении φ/φ_{текучести}, равном 6000, будет достигнуто критическое значение «безопасности для жизни», как только пластические деформации будут в шесть раз больше, чем те, которые возникают при достижении предела текучести.

На диаграмме также показаны области критериев приемлемости.

Для одного из двух вариантов пластических расчетов по МКЭ критерии приемлемости предустановлены в соответствии со спецификациями американской нормы. При необходимости их можно настроить с помощью флажка «Пользовательская».

Определите пластиковый шарнир по FEMA 356

Укажите «Тип компонента». Критерии приемлемости для основных и второстепенных компонентов описаны в таблице 5-5 из {%ref#Refer [1]]].

В технической статье Пластические шарниры в RFEM 6 описывается, как можно применить пластический шарнир в диаграммном методе расчёта.

Совет

Критерии приемлемости отображаются в цвете также для внутренних сил стержня (см. изображение Соотношения местных пластических деформаций в таблице ). Таким образом, можно быстро проверить, в каком диапазоне пластических деформаций лежат результаты.

">scaffoldingDiagramInnerTubeTabscaffoldingDiagramOuterTubeTab@

Схема лесов

Диаграмма лесов компонента шарнира доступна в качестве нелинейного свойства шарнира (см. рисунок Выбор нелинейности шарнира). Он позволяет моделировать механическое воздействие в стыковом соединении с внутренним концом трубы (заглушкой) между двумя стержнями. Эквивалентная модель переносит изгибающий момент через загруженную наружную трубу и, после положительной фиксации, дополнительно через внутреннюю заглушку, в зависимости от состояния сжатия на конце элемента.

Свойства шарнира можно задать отдельно в диалоговом окне «Схема лесов», | Внутренняя трубка» и «Схема строительных лесов | Внешняя трубка».

Задать диаграмму лесов для внешней трубы

Инфо

Для функции «Строительные леса | Nφ_y φ_z ", поступательная составляющая u_x связана с вращательными составляющими φ_y и φ_z.

Для задания соответствующих параметров доступны параметры, описанные в разделе диалога {%://#diagram Диаграмма]].

---

Ссылки

1. FEMA 356: Предварительные нормативы и комментарии к сейсмической реконструкции зданий. (2000). Федеральное агентство по чрезвычайным ситуациям, Вашингтон, округ Колумбия

Исходная глава

• Типы стержней

Краткая информация

model

• 3D Viewer | Google
• 3D Viewer | Babylon
• Виртуальная реальность

869x

57x

Телескопическая стрела