Einführung
Mit der FE-Plattenmodell Die Art der Flächenlast verwendet das SkyCiv Finite Element (FE) Solver, um die Last über eine Fläche auf äquivalente Lasten auf die tragenden Elemente zu verteilen.
Das FE-Platten-Teilmodell wird automatisch erstellt und analysiert, und aus dem Querkraftdiagramm der Stäbe werden die äquivalenten Stablasten ermittelt.
Die Flächenlast des FE-Platten-Teilmodells bietet gegenüber anderen Flächenlastarten folgende Vorteile:
- Kann komplexe Polygone verarbeiten
- Kann Lasten auf Teile durchgehender Elemente verteilen
- Kann Formen mit offenen Kanten verarbeiten
Für das FE-Platten-Untermodell gelten die folgenden Einschränkungen:
- Lasten können auf ein einzelnes „Feld“ angewendet werden. (Polygon) nur
Berechnungsmethode – FE-Platten-Untermodell
Das FE-Platten-Untermodell wird auf folgende Weise automatisch erstellt.
Die Flächenlast wird durch die definiert Eckknoten-IDs:
Angesichts dieser Eckknoten-IDs, Mitglieder rund um die Peripherie werden erkannt und dem Untermodell hinzugefügt (Innenelemente sind nicht erkannt oder hinzugefügt). Bei der Eckknoten, Stiftstützen werden hinzugefügt:
Innerhalb des Bereichs entsteht eine Platte. Die Platte wird verzahnt und eine Druckbelastung ausgeübt:
Das Modell ist gelöst, Angabe der Querkraftdiagramme für die Mitglieder, sowie Unterstützungsreaktionen:
Die äquivalenten Belastungen werden anhand des Querkraftdiagramms ermittelt, sowie die Reaktionen.
Jede sprunghafte Änderung im Querkraftdiagramm ergibt den Wert einer äquivalenten Punktlast. An Stützpunkten, Aus der Kombination aus Querkraftstufe und Reaktionskraft wird eine äquivalente Punktlast berechnet.
Arbeiten mit FE-Plattenmodell-Flächenlasten in Structural 3D
Flächenlasten des FE-Plattenmodells finden Sie unter Flächenlasten, Typ = FE-Plattenmodell.
Folgende Eingaben sind erforderlich:
- Eckknoten-IDs – a list of nodes in the model.
- Knoten müssen einen geschlossenen Bereich bilden
- Es ist nicht erforderlich, dass an allen Kanten Stäbe vorhanden sind
- An jeden Knoten muss mindestens ein Mitglied angeschlossen sein
- Druckgröße
- Der auszuübende Druck (senkrecht zur Fläche)
- Plattenmaterial-ID
- ID eines Materials im S3D-Modell, die für die Platte im FE-Platten-Untermodell verwendet wird
- Plattendicke
- Dicke der Platte im FE-Platten-Untermodell
- Gruppe laden
- Name der Lastgruppe für diese Last
Verteilen der Lasten
Im Gegensatz zu anderen Flächenlastarten, Flächenlasten des FE-Plattenmodells werden während der Modellierung nicht automatisch verteilt, Da Flächenlasten des FE-Plattenmodells den SkyCiv-Finite-Elemente-Löser ausführen müssen.
Flächenlasten des FE-Plattenmodells können vom Benutzer manuell verteilt werden:
- Für eine individuelle Flächenbelastung, über die Schaltfläche im linken Menü
- Für mehrere Flächenlasten gleichzeitig, von dem Überprüfen Sie die Abweichungen der Flächenlasten
Manuelle Verteilung einer einzelnen Flächenlast eines FE-Plattenmodells
Flächenlasten des FE-Plattenmodells können manuell verteilt werden, für eine einzelne Flächenlast, über die Schaltfläche im linken Menü:
Manuelle Verteilung mehrerer Flächenlasten des FE-Plattenmodells
Flächenlasten des FE-Plattenmodells können manuell verteilt werden, für mehrere Flächenlasten gleichzeitig, von dem Überprüfen Sie die Abweichungen der Flächenlasten Dialog. Dieser Dialog kann über gestartet werden Werkzeuge Speisekarte.:
Wählen Sie die Lasten aus, die Sie verteilen möchten, und wählen Sie „Ausgewählte Zeilen neu berechnen“.
Automatische Verteilung der Flächenlasten des Fe-Plattenmodells beim Lösen
Alle Flächenlasten des FE-Plattenmodells, die nicht manuell verteilt wurden, werden automatisch verteilt, wenn eine Analyse ausgeführt wird.
Wählen Lösen und dann jede gewünschte Analyse, und die Verteilung wird automatisch ausgeführt.
Eingaben
Für FE-Plattenflächenlasten gibt es verschiedene Eingaben, die sich auf die Verteilung und die daraus resultierenden äquivalenten Punktlasten auswirken.
Plattendicke
Das Feld „Plattendicke“ legt die Dicke der Platte im FE-Untermodell fest. Allgemein, wenn eine geringere Dicke verwendet wird, Die Lasten werden auf die umliegenden Bauteile verteilt.
Wenn eine höhere Dicke verwendet wird, Die Lasten werden auf die Ecken der Platte verteilt.
Im Bild unten, Die linke Flächenlast hat eine Dicke von 3 mm, und die rechte Flächenlast hat eine Dicke von 300 mm:
Wie besprochen, Es ist ersichtlich, dass der linke Bereich belastet wird, mit geringerer Dicke, hat über die Spannweite des Mitglieds ausreichend Last. Die rechte Flächenlast, Bei einer größeren Dicke liegt die meiste Last in den Ecken.
Zur Diskussion der Auftriebskräfte an Ecken, siehe Abschnitt „Einfluss der Plattentorsionssteifigkeit auf die Lastverteilung“.
Erweiterte Eingaben
Durch Erweitern der erweiterten Einstellung werden die folgenden zusätzlichen Eingabeeigenschaften angezeigt:
- Plattentorsionssteifigkeit – Ja/Nein
- Ob die Platte im FE-Platten-Untermodell Torsionssteifigkeit aufweisen soll
- Rotation der Plattenachse – Winkel in Grad
- Die Drehung der Plattenachsen im FE-Plattenuntermodell
- Anzahl der Segmente
- Die Anzahl der Segmente, die zur Unterteilung der Elemente verwendet werden, Auswirkungen auf die Maschenweite
Plattentorsionssteifigkeit
Mit dieser Option kann die Torsionssteifigkeit der Platte im FE-Platten-Untermodell aktiviert oder deaktiviert werden. Wenn „Nein“ ausgewählt ist, Die folgenden Reduktionsfaktoren werden auf die Platte im FE-Platten-Untermodell angewendet:
Einfluss der Torsionssteifigkeit der Platte auf die Lastverteilung
Die Torsionssteifigkeit der Platte beeinflusst die Lastverteilung, Insbesondere werden dadurch die Umkehrkräfte an den Plattenecken eliminiert. Im folgenden Bild, Flächenlasten werden angewendet 2 4×4 m Quadrate.
Die Flächenlast links weist Plattentorsionssteifigkeit auf, Die Flächenlast rechts weist keine Plattentorsionssteifigkeit auf.
Man erkennt, dass die Lastverteilung unterschiedlich ist – insbesondere entsteht in den Ecken der Flächenlast rechts keine Aufwärtskraft, das keine Torsionssteifigkeit aufweist.
Obwohl theoretisch weniger präzise, Dies führt zu einer Verteilung, die eher den Zwei-Wege-Verteilungen aus Lehrbüchern ähnelt, was für einige Benutzer möglicherweise vorzuziehen ist.
Drehung der Plattenachse
Standardmäßig, Das Achsensystem der Platte im FE-Untermodell ist so definiert, dass die X-Achse mit der ersten übereinstimmt 2 Knoten, die in die eingegeben wurden Eckknoten-IDs Feld.
Die Plattenachse kann im linken Menü geändert werden und wird angezeigt, wenn die Flächenlast ausgewählt wird:
Die Ausrichtung der Plattenachse beeinflusst die Lastverteilung auf folgende Weise:
- Aufgrund der Biegesteifigkeit der Platte werden die Lasten entlang der Achsenlinie auf die Elemente verteilt
- Aufgrund der Torsionssteifigkeit der Platte werden die Lasten von der Achsenlinie weg auf die Elemente verteilt
- So, wobei die Torsionssteifigkeit weggelassen wird (siehe Abschnitt oben), Die Drehung der Plattenachse hat einen größeren Einfluss auf die Lastverteilung
Anzahl der Segmente
Die Anzahl der Segmente wird zur Bestimmung der Maschenweite herangezogen, indem die kürzeste Elementlänge durch die Anzahl der Segmente dividiert wird.
Eine größere Anzahl von Segmenten ergibt ein feineres Netz, lässt sich langsamer verteilen, und ergibt mehr Punktlasten für die resultierende Verteilung.
Eine geringere Anzahl von Segmenten ergibt ein gröberes Netz, wird sich schneller verteilen, und führt zu weniger resultierenden Punktlasten.
Ein Träger, im folgenden Bild, Das Quadrat auf der linken Seite wird verwendet 10 Segmente, und das Quadrat auf der rechten Seite verwendet 20 Segmente:
Wenn die Verteilung nicht zufriedenstellend aussieht, Versuchen Sie, die Anzahl der Segmente zu erhöhen, um eine feinere Verteilung zu erhalten.
Wenn die Verteilung zu lange dauert, Versuchen Sie, die Anzahl der Segmente zu reduzieren, damit das Modell schneller gelöst werden kann.
Öffnen des Untermodells, um das Platten-FE-Untermodell anzuzeigen
Sobald die Flächenlast eines FE-Plattenmodells verteilt wurde, Das zur Durchführung der Verteilung verwendete Plattenuntermodell kann über die Schaltfläche unten im linken Menü überprüft werden, wenn die Flächenlast ausgewählt ist:
Durch Klicken auf die Schaltfläche wird das FE-Platten-Untermodell in einem anderen Fenster geöffnet.
Warnungen und häufige Probleme
Beim Verteilen der Lasten, Möglicherweise werden Fehler oder Warnungen angezeigt. Einige häufige Probleme sind unten aufgeführt.
Großer Verschiebungsfehler
Beim Versuch, die Flächenlasten der FE-Platte zu verteilen, wird möglicherweise die folgende Fehlermeldung angezeigt:
Dies liegt daran, dass die Platte zu flexibel ist, und der Löser kann das Modell überhaupt nicht lösen.
Probieren Sie einige oder alle der folgenden Optionen aus, um den Fehler zu beheben:
- use a thicker plate
- Verwenden Sie ein steiferes Plattenmaterial
- enable plate torsion
Warnung vor großer Verschiebung
Möglicherweise wird eine ähnliche Warnung bezüglich der Verschiebung angezeigt:
In diesem Fall, Die Platte ist sehr flexibel und es wurde eine große Verschiebung beobachtet, aber der Löser hat es trotzdem geschafft, das Modell zu lösen.
Sie können diese Warnung ignorieren, Oder probieren Sie einige oder alle der folgenden Optionen aus, um das Problem zu beheben:
- use a thicker plate
- Verwenden Sie ein steiferes Plattenmaterial
- enable plate torsion
Warnung: Abschnitt fehlt
Wenn Sie versuchen, die Flächenlasten der FE-Platte zu verteilen, wird möglicherweise die folgende Warnung angezeigt:
Diese Warnung tritt auf, weil der Abschnitt, auf den eines der die Flächenlast begrenzenden Elemente verweist, im Hauptstruktur-3D-Modell nicht vorhanden ist. In diesem Fall, ein Standardabschnitt (100 mmx 100 mm, oder 4 in x 4 im) wird stattdessen im FE-Platten-Flächenlast-Untermodell verwendet.
Stellen Sie sicher, dass der referenzierte Abschnitt im Abschnitt „Abschnitte“ von S3D ausgewählt wurde, um diese Warnung zu beheben.
Warnung vor Reaktionen im Flugzeug
Wenn Sie versuchen, die Flächenlasten der FE-Platte zu verteilen, wird möglicherweise die folgende Warnung angezeigt:
Normalerweise, da die Flächenlast senkrecht zur Fläche ist, auf die sie wirkt, Alle Reaktionen im Flächenlast-Untermodell erfolgen senkrecht zur Untermodellplatte.
Diese Warnung weist darauf hin, dass Reaktionen in der Plattenebene festgestellt wurden. Dies bedeutet auch, dass in der Plattenebene Scherkräfte auf die Elemente wirken.
Diese Kräfte in der Ebene werden ignoriert, und nur die Scherkräfte und Reaktionen senkrecht zur Platte werden als äquivalente Punktlasten zurückgegeben.
Dies liegt daran, dass die Hauptachsen der die Flächenlast begrenzenden Elemente nicht mit der Normalachse der Flächenlast ausgerichtet sind. Dies geschieht häufig, weil:
- Die Begrenzungselemente verwendeten asymmetrische Abschnitte, z.B. L-Formen
- Die Begrenzungselemente verwenden symmetrische Abschnitte, aber eine Drehung haben, die kein Vielfaches von ist 90 Grad
Um diese Warnung zu beheben, Stellen Sie sicher, dass die beiden oben genannten Bedingungen nicht auftreten.
Alternative, Sie können das Untermodell öffnen und das Muster der Scherkräfte und Reaktionen untersuchen, um festzustellen, ob diese von Bedeutung sind.
Zusammenfassung
FE-Plattenflächenlasten bieten eine Möglichkeit, Lasten auf Bereiche mit komplexen Formen zu verteilen, während das Verhalten von Platten simuliert wird.
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