SkyCiv-Steifheitsmethodenrechner
Der SkyCiv-Steifheitsmethodenrechner implementiert die Steifigkeitsmethode zur Lösung von Einzelelementstrukturen in der Ebene (Balken- und Fachwerkelemente). Der Steifheitsmatrix-Rechner bietet eine Aufschlüsselung der Steifigkeitsmatrix für lokale und globale Achsen. Für Balkenelemente, Der Steifigkeitsmethodenrechner berechnet die bekannte Kraft, Verschiebung, und Steifigkeitseinträge, die jedem Freiheitsgrad entsprechen, basierend auf den Abschnittseigenschaften, die Lasten, und die Randbedingungen, davon, Das Tool setzt die Matrix und den Vektor zusammen und löst schließlich das System, um die unbekannten Verschiebungen und Reaktionen zu erhalten. Der Rechner eignet sich als Vergleichsquelle für die Steifigkeitsmatrizen, die beim Erlernen der Steifigkeitsmethode zur Lösung von Strukturen erhalten werden.
Was ist die Steifheitsmethode??
Für Bauingenieure ist die Steifigkeitsmethode ein wichtiges Werkzeug für die Strukturanalyse. Zur Bestimmung der Verschiebungen wird die Steifigkeitsmethode verwendet, interner Fokus und Reaktion des Strahls, Fachwerk, und Rahmenelemente in einer Struktur. Die Steifigkeitsmethode umfasst mehrere Schritte. Zu diesen Schritten gehören::
- Diskretisierung wobei die Struktur in „diskrete“ oder kleinere Elemente wie Balken oder Fachwerke unterteilt ist.
- Erstellung einer lokalen Steifigkeitsmatrix Dabei wird für jedes Element eine Steifigkeitsmatrix erstellt.
- Erstellung einer globalen Steifigkeitsmatrix wobei die globale Steifigkeitsmatrix die gesamte Struktur darstellt.
- Vektorerstellung laden wobei die äußeren Kräfte als Vektor dargestellt werden, der auf die Struktur ausgeübt wird.
- Erstellung von Verschiebungsvektoren wobei zunächst alle Verschiebungen als Null angenommen und in einem Vektor dargestellt werden.
- Gleichgewichtslösung wobei die Gleichgewichtsgleichungen mit der globalen Steifigkeitsmatrix abgeleitet werden, der Verschiebungsvektor, und der Lastvektor.
- Lösen und Reaktionen Dabei werden die Gleichungssysteme gelöst, um Verschiebungen an jedem Knoten zu erhalten und dann zur Bestimmung der Reaktion an den Stützen verwendet.
Was ist eine Steifigkeitsmatrix??
Die Steifigkeitsmatrix ist eine Matrix, die die Beziehung zwischen den angewendeten Kräften und den in jedem Strukturelement auftretenden Verschiebungen mathematisch darstellt. Steifigkeitsmatrizen sind für die Finite-Elemente-Methode von grundlegender Bedeutung (FÜNF) und die Steifheitsmethode.
Was ist der Unterschied zwischen der lokalen und der globalen Steifigkeitsmatrix??
Die lokale Steifigkeitsmatrix ist spezifisch für die einzelnen Elemente innerhalb einer Struktur. Umgekehrt befasst sich die globale Steifigkeitsmatrix mit der gesamten Struktur.
Wo kann man einen Steifheitsmethodenrechner verwenden??
Steifigkeitsmatrizen sind in verschiedenen technischen Kontexten nützlich. Zu diesen Kontexten gehören:
- Im Baustatik, Steifigkeitsmatrizen werden in der Finite-Elemente-Analyse verwendet (HÄSSLICH) komplexe Strukturen zu analysieren und die Struktur in kleinere Elementelemente zu unterteilen. Diese können dann gelöst werden, um die Gesamtsteifigkeit und das Verhalten einer Struktur zu bestimmen.
- Im Raumfahrttechnik, Steifigkeitsmatrizen sind nützlich, um die strukturelle Integrität verschiedener Flugzeugkomponenten zu bewerten, was für die Gewährleistung der Integrität und Sicherheit von Flugzeugkomponenten während des Fluges von entscheidender Bedeutung ist.
- Im Automobil- und Maschinenbau, Mithilfe einer Steifigkeitsmatrix können Komponenten, einschließlich Zahnräder, modelliert und analysiert werden, Federn, oder Rahmen.
- Im Bauingenieurwesen, FEA- und Steifigkeitsmatrizen werden verwendet, um die Stabilität und Verformung der Boden-Struktur-Wechselwirkung während der Geotechnik für Fundament- und Stützmauerstrukturen zu bewerten.
Wie ist ein Steifigkeitsmatrix-Rechner nützlich??
Der Steifheitsmatrix-Rechner ist nützlich für Schüler, die die Steifigkeitsmethode zum Lösen von Strukturen erlernen, als Vergleichsquelle. Neben FEA-Software wie SkyCiv Structural 3D und dem Stiffness Matrix Calculator können Studenten oder Ingenieure die lokale und globale Steifigkeitsmatrix sowie die Transformationsmatrix jedes Elements berechnen, um sie mit den Berechnungen zu vergleichen. Der Steifheitsmatrix-Rechner verfügt außerdem über eine Schaltfläche zum Kopieren neben jeder Matrix im Bericht, sodass die Ergebnisse direkt in eine externe Tabelle eingefügt werden können.
Häufig gestellte Fragen zum Rechner
Welche Kräfte werden vom Steifigkeitsmatrixrechner unterstützt??
Der Rechner unterstützt nur vertikale Punktlasten, Es kann jedoch problemlos auf andere Lasten erweitert werden, indem die festen Kräfte für jeden Freiheitsgrad implementiert werden, Der Aufbau und die Lösung bleiben gleich.
Unterstützt der Rechner Strukturen mit mehreren Mitgliedern??
Nein, Der SkyCiv-Steifheitsmethodenrechner unterstützt derzeit nur Einzelträgerstrukturen.
Kann ich die Matrizen zum Vergleich in eine Tabelle kopieren??
Ja, neben jeder Matrix im Bericht, Es gibt eine Schaltfläche zum Kopieren der Matrix, mit der die Matrix in die Zwischenablage kopiert wird.
Kann ich damit eine komplette Struktur lösen??
Ja, für einzelne Rahmenelemente.
Kann ich damit Fachwerke lösen??
Nein, Der SkyCiv-Steifheitsmethodenrechner liefert nur die lokalen und globalen Steifigkeitsmatrizen des Mitglieds.
Welche Querschnitte werden unterstützt??
Der SkyCiv-Steifheitsmatrixrechner unterstützt Rechteck, Kreisförmig, I-Shape und individuell (erfordert, den Bereich und die Trägheit direkt einzugeben) Querschnitte.
Kann ich die Steifigkeitsmatrix für geneigte Elemente erhalten??
Ja, Sie müssen lediglich die Neigung des Elements gegen den Uhrzeigersinn in Bezug auf den Horizont definieren.
