So modellieren und analysieren Sie eine Seilhebekonstruktion
Erfahren Sie in diesem einfachen Tutorial, wie Sie eine Kabelanalyse an einer Struktur durchführen. Sehen Sie sich an, wie der Rahmen modelliert wird, Tragen Sie Lasten auf, um Geräte und andere tote Lasten zu simulieren, bevor Sie die Struktur mit der FEA-Software von SkyCiv analysieren.
In der exemplarischen Vorgehensweise werden auch häufige Probleme bei der Lösung von Kabeln behandelt.
Modellieren Sie Ihren Stahlrahmen
Beginnen wir mit dem Aufbau eines einfachen Rahmens, Das wird es sein, was wir mit den Seilelementen heben. Wir werden die folgenden praktischen Modellierungsfunktionen optimal nutzen:
- Stiftwerkzeug – Modell schnell mit dem Stiftwerkzeug
- Mehrfachbearbeitung – Halten Sie die STRG-Taste gedrückt und ziehen Sie die Maus, um Teile Ihres Modells auszuwählen und mehrfach zu bearbeiten
- Abschnitte durchsuchen – Fügen Sie in Sekundenschnelle Abschnitte aus unserer Bibliothek hinzu, über die Suche
- Flächenlasten – Einweg, Zwei-Wege- und Windlast-Flächenlasten, die automatisch berechnet werden (und neu justieren!) die Nebengebiete der Mitglieder.
Hinzufügen Ihrer Kabelelemente
Nun fügen wir die Kabel hinzu. Kabel sind nichtlineare Elemente, Sie werden also grundsätzlich auf die gleiche Weise hinzugefügt, wie Sie jedes andere Mitglied hinzufügen würden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass Kabel niemals unter Druck stehen, haben keine Biegung, Torsions- oder Scherkapazität (Sie dienen nur der Spannung) und sie weisen oft große Verschiebungen und ein nichtlineares Verhalten auf. Die Analyse dieser Art von Elementen unterscheidet sich daher geringfügig von der Analyse normaler Stahlelemente mit Biege- und anderer Festigkeit.
Die Modellierung der Kabelelemente erfolgt auf die gleiche Weise wie bei jedem anderen Element. jedoch, wenn Sie die Attribute zuweisen, Sie würden auswählen Art: Kabel. Dadurch wird das Element automatisch mit fixierten Endfixierungen zugewiesen und im Solver als Kabelelement behandelt.
Öffnen der Renderer-Ansicht, zeigt deutlich die Kabelelemente (in diesem Modell, wird als Abschnitts-ID bezeichnet 2).
Anbringen von Geräten und anderen Lasten
Das Aufbringen von Gerätelasten auf Ihre Rahmenstruktur erfolgt auf die gleiche Weise wie in regulären Analysemodellen. In diesem Fall haben wir eine Gerätelast angewendet (mit Zweiseitige Flächenlasten) und eine andere tote Last (mit einseitige Flächenlasten).
Durchführen einer nichtlinearen Analyse und Beheben von Stabilitätsproblemen
Kabel unterliegen typischerweise großen Verformungen, wenn sie erheblichen Belastungen ausgesetzt werden. Die geometrische Nichtlinearität erklärt die Änderungen der Kabelgeometrie bei der Verformung. Die anfängliche Annahme einer Linearität in der Reaktion des Kabels (wie in der linearen statischen Analyse) wird ungültig, wenn die Verformungen erheblich werden.
Wenn Kabelelemente vorhanden sind, ist eine nichtlineare Analyse erforderlich, da die nichtlineare Analyse diese geometrischen Änderungen berücksichtigt und genauere Ergebnisse liefert. Wenn Sie ein Kabel belasten oder spannen, Nach jedem Schritt hat sich die Struktur so stark bewegt, dass die Lasten nicht unbedingt in der gleichen Position wie zuvor aufgebracht werden.
Deshalb, Für diese Struktur müssen wir eine nichtlineare Analyse durchführen. Hinweis: wenn der Benutzer auswählt Lineare statische Analyse, Es wird automatisch zur nichtlinearen Analyse zurückgekehrt.
Überprüfung der Ergebnisse
Sobald die Analyse erfolgreich abgeschlossen ist, Es ist eine gute Idee, die Auslenkungen zu überprüfen (ein) Stellen Sie sicher, dass die Zahlen angemessen sind und (b) Animieren Sie die Durchbiegung der Struktur, um zu sehen, ob sie sich wie erwartet verformt. Wenn Kabelelemente nicht richtig gelöst werden, Sie werden gezackte Ablenkungskurven sehen und könnten ein Hinweis darauf sein, dass die Kabel unter oder überlastet sind.
Ein gut funktionierendes Kabelelement sollte glatt sein, durchhängen und nur durch Spannung verursachte Verformungen aufweisen, wie im Beispielmodell zu sehen:
Ein weiteres Ergebnis, das eine Überprüfung wert ist, ist die Axialspannung in den Seilspanngliedern. Offensichtlich, da das Kabel keine Scher- oder Biegefähigkeit besitzt, Die gesamte Kraft wird über die Spannung im Element übertragen. Standardmäßig hebt die Struktur alle Spannungen hervor, die die Materialstreckgrenze/Endfestigkeit überschreiten. Sie können auch Ihre eigene benutzerdefinierte zulässige Spannung eingeben, So können Sie Elemente, die Ihre Belastungsgrenzen überschreiten, leicht erkennen:
Ein weiteres zu berücksichtigendes Ergebnis ist die Dehnung Ihres Kabels. Ähnlich dem zuvor besprochenen Verformungsergebnis, In diesem Fall prüfen wir jedoch, wie weit sich das Kabel gedehnt hat. Bei der Gestaltung von Kabeln sind dem Machbaren oft Grenzen gesetzt. Die Verschiebungsanalyse hilft bei der Bewertung des Verhaltens des Kabels unter verschiedenen Lastbedingungen und stellt sicher, dass die Verschiebungen innerhalb zulässiger Grenzen liegen.
Dafür, Wir können die Einzelelementanalyse verwenden und einschalten Lokale Verschiebung X Dies gibt uns die Gesamtauslenkung des Kabels entlang seiner eigenen Achse. Im folgenden Beispiel, Das Kabel wird um verlängert 2.1164 Zoll:
Häufige Lösungsprobleme bei der Kabelanalyse
Wenn sich Ihre Kabelstruktur nicht lösen lässt (häufig aufgrund von Instabilität oder der Unfähigkeit zur Konvergenz), Hier sind einige häufige Dinge, die Sie überprüfen oder ausprobieren sollten:
- Überprüfen Sie die Durchmessergröße
- Überprüfen Sie, ob die Kabel nicht über-/unterbelastet sind
- Reduzieren Sie Ihre Konvergenzgenauigkeit
- Fügen Sie zusätzliche Stützen hinzu
- Überprüfen Sie Ihre anderen Mitglieder
FAQ
Der Kabeldurchhang wird durch die Berücksichtigung des Eigengewichts des Kabels und der aufgebrachten Lasten berücksichtigt, die zu einer Durchbiegung führen. Ingenieure verwenden in der Regel Kettengleichungen oder numerische Methoden, um die Form und den Durchhang des Kabels unter bestimmten Belastungsbedingungen zu bestimmen.
Ja, Sie können eine Vorspannlast auf ein Kabelelement ausüben
Ja, Die Software übernimmt dies jedoch automatisch für Sie. In anderer Software, Das Kabelelement kann in kleinere Elemente zerlegt werden, Die Anpassung kann umständlich sein. SkyCIv behält das Element als einzelnes Mitglied, und teilen Sie das Element nur auf der Solver-Seite – Erleichterung der Modellierung und Änderung.
