Wie unterscheidet sich die nichtlineare Kabelanalyse von der linearen Analyse??

Kabelelemente, die in Statiksoftware verwendet werden, sind sehr nützlich, wenn es um Schrägseilbrücken geht, Hängebrücken, Kabelnetze und abgespannte Masten/Türme. Jedoch, Kabel sind aufgrund ihrer stark nichtlinearen Eigenschaften sehr schwer zu modellieren und zu analysieren. Kabel ähneln im Allgemeinen dünnen Stahldrähten oder Seilen, die sehr flexibel sind, oft großen Auslenkungen ausgesetzt. Aus diesen Gründen, eine linear-statische Analyse ist nicht geeignet und kann zu extrem ungenauen Ergebnissen führen.

Oberleitungskabel-Elemente

Eine gute Strukturanalysesoftware umfasst die Fähigkeit, Strukturen mithilfe eines dedizierten Kabelelements zu modellieren. Einige Softwareprogramme unterstützen Kabelelemente nicht direkt, schlagen jedoch vor, dass Kabel mit einer Reihe von Nur-Zug-Fachwerkelementen modelliert werden. Jedoch, damit Fachwerkelemente in diesem Szenario auch nur annähernd genau sind, Der Benutzer muss anfängliche Knotenpositionen eingeben, um die verformte Form des Kabels abzuschätzen. Wie man sich vorstellen kann, bei Durchhängen und Vorspannung wird dies oft zu einer schwierigen Aufgabe. Außerdem, wenn ein Ingenieur versucht, ein Kabelelement mit einem Balkenelement mit schwacher Biegesteifigkeit zu modellieren (I_mit und ich_und), dann ist die Durchbiegung groß, ohne dass die Axialkraft zunimmt, wenn eine Querbelastung aufgebracht wird. So verhalten sich Kabel eindeutig nicht. Ein echtes Tragseilelement wird die Geometrieänderung aufgrund der Querbelastung berücksichtigen und "Konvertieren" diese Aktion in axiale Spannung. So, Ein einzelnes Oberleitungskabelelement kann das Verhalten eines Kabels genauer und bequemer modellieren als ein Balkenelement oder mehrere Traversenelemente.

Ein einzelnes Oberleitungskabelelement, das eine Durchbiegung aufgrund einer UDL aufweist.

Einzigartige Eigenschaften von Kabeln

Kabel sind insofern etwas Besonderes, als sie haben nur eine axiale Steifigkeit, die Spannung unterstützt. Das bedeutet, dass sie keine Biegesteifigkeit aufweisen, Scher- oder Torsionskapazität. zusätzlich, wenn die Belastung der Kabel zunimmt, Sie neigen dazu, steifer zu werden und können größere Mengen tragen.

Wie profitieren Kabel von einer nichtlinearen Analyse??

Wie oben erwähnt, Kabel sind geometrisch nichtlinear, weil sie hochelastisch und flexibel sind, Daher sind große Durchbiegungen üblich, wenn Kabel beteiligt sind. In einer linear-statischen Analyse, die Gleichgewichtsgleichungen basieren auf der unverformten Geometrie Vor Lasten aufgebracht werden. Jedoch, wenn die Verformung groß ist (z. B. wenn Kabel vorhanden sind), Es ist notwendig, das Gleichgewicht in deformierten Zuständen zu berücksichtigen. Stellen Sie sich das vor, wenn Lasten aufgebracht werden, Sie ändern ihre Richtung, wenn sich die Struktur verformt und dreht. Ein Beispiel dafür sehen Sie im Bild unten. Wenn der Strahl eine kleine Ablenkung erfährt, dann bleibt der Weg der Lasten konstant, wenn der Balken abgelenkt wird. Jedoch, wenn der Strahl stark abgelenkt und rotiert wird, Die Lasten werden eher diagonal als vertikal. Kabel zeigen ein ähnliches Verhalten, wenn sie sich verformen, und daher ist eine geometrisch nichtlineare Analyse erforderlich.

Die Richtung der Lasten ändert sich, wenn die Durchbiegung groß ist, eine linear-statische Analyse ungeeignet machen.

Die Schwierigkeit beim Modellieren von Kabeln rührt oft von Konvergenzproblemen her. Nichtlineare Analysen sind iterativ, Die Lösung kann also abweichen.

SkyCiv Structural 3D: Oberleitungskabel

Die gute Nachricht ist, dass SkyCiv jetzt Oberleitungskabel durch nichtlineare Analyse unter Verwendung der Theorie großer Verschiebungen analysieren kann. In v2.1 von SkyCiv Structural 3D, Benutzer können jetzt Kabel mit einem echten Oberleitungskabelelement modellieren. Unsere Kunden können auch die Vorspannung und das Durchhängen des Kabels durch die Vorgabe eines Anfangsbuchstabens steuern (oder ungespannt) Kabellänge.   Ich hoffe, dieser Artikel hat Sie über die Oberleitungskabelanalyse und ihre einzigartigen Eigenschaften informiert. Wenn Sie Fragen zu Ihrer Modellierung oder Analyse haben, Bitte zögern Sie nicht, unser Support-Team zu kontaktieren!

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