Τεκμηρίωση SkyCiv

Ο οδηγός σας για το λογισμικό SkyCiv - μαθήματα, οδηγοί και τεχνικά άρθρα

Σχέδιο μέλους SkyCiv

  1. Σπίτι
  2. Σχέδιο μέλους SkyCiv
  3. Γενικός
  4. Ένας οδηγός για ακάλυπτα μήκη, Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (κ), και λεπτότητα

Ένας οδηγός για ακάλυπτα μήκη, Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (κ), και λεπτότητα

Ένας οδηγός για ακάλυπτα μήκη, Λεπτότητα και προσδιορισμός Κ

Το εργαλείο τρισδιάστατης μοντελοποίησης και ανάλυσης του SkyCiv, Δομικά 3D, επιτρέπει στους χρήστες όχι μόνο να εκτελούν Γραμμική και Μη Γραμμική Ανάλυση, αλλά υποστηρίζει επίσης Buckling Analysis, που μερικές φορές μπορεί να είναι μια σκέψη στη διαδικασία της δομικής μηχανικής. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει τις παραμέτρους που απαιτούνται για τον προσδιορισμό της αντίστασης ενός μέλους στον λυγισμό, και πώς φαίνεται στο SkyCiv Structural 3D. Ενώ υπάρχουν άλλες μορφές λυγισμού, όπως πλευρική στρεπτική λυγισμός, λυγισμός πλάκας, και τα λοιπά., Αυτό το άρθρο θα εξετάσει αυστηρά το λυγισμό στα μέλη συμπίεσης.

Λυγισμός είναι μια μορφή αστοχίας στα μέλη συμπίεσης, που είναι συνήθως στήλες. Σκεφτείτε το απλό παράδειγμα ενός δοχείου σόδας – όταν το δοχείο συμπιέζεται και από τα δύο άκρα, σε μια δεδομένη δύναμη, θα υπάρξει ξαφνική εκτροπή και θα καταρρεύσει από μόνη της σε κάποιο σημείο κατά μήκος του κουτιού. Αυτό οφείλεται στην εμφάνιση λυγισμού. Για δομικά στοιχεία, αυτός ο τρόπος αποτυχίας πρέπει να ληφθεί υπόψη, καθώς μπορεί να έχει τρομερές συνέπειες στη δομική ακεραιότητα ολόκληρης της δομής.

Αναλογία λεπτότητας

Τα μέλη στα οποία ο λυγμός γίνεται ο κυβερνητικός μηχανισμός αποτυχίας είναι συνήθως μακρύι και λεπτοί σε σχέση με τη διατομή τους. Χρησιμοποιούμε κάτι που ονομάζεται λόγος λεπτότητας για να περιγράψουμε πώς “λεπτός” ένα μέλος είναι. Η αναλογία λεπτότητας είναι μια γρήγορη και αρκετά απλή αναλογία για τον υπολογισμό των φαινομένων λυγισμού που εμφανίζονται σε ένα μέλος συμπίεσης. Ορίζεται ως:

λόγος λεπτότητας = KL / r

Οπου κ είναι ο πραγματικός παράγοντας μήκους, μεγάλο είναι το μη στηριγμένο μήκος του μέλους και ρ είναι η ακτίνα της περιστροφής. Το προϊόν KL είναι γνωστό απλώς ως το πραγματικό μήκος. Η ακτίνα της περιστροφής βρίσκεται ως εξής:

r = sqrt(Ig / Ag)

Σημείωση: Ως προσεγγίσεις, είναι δυνατή η χρήση r = 0,3 ώρα για τετράγωνα και ορθογώνια τμήματα, και r = 0,25 ώρες για κυκλικές τομές.

Έλεγχος μη στηριγμένων μήκων και περιορισμών στο λογισμικό

Αγκιστρωμένο μήκος (μη υποστηριζόμενο μήκος) είναι η μεγαλύτερη απόσταση κατά μήκος του μέλους μεταξύ των σημείων στήριξης, ή σημεία στα οποία το μέλος εδράζεται ενάντια στην εκτροπή στη δεδομένη κατεύθυνση. Έτσι, για μια ανεξάρτητη στήλη, το ακάλυπτο μήκος θα είναι το πλήρες ύψος / μήκος. Σε πολλές περιπτώσεις, το μη στηριγμένο μήκος ενός μέλους είναι μικρότερο από το πλήρες μήκος αφού υπάρχουν μέλη ή άλλοι μηχανισμοί στηρίζων το μαζί με το μέλος. Θεωρούνται δύο βασικά μήκη στήριξης για τους δύο άξονες των μελών. Στο λογισμικό SkyCiv, αναφερόμαστε σε αυτά ως Lz (κύριος άξονας) και Ly (μικρός άξονας). Αυτά είναι προσυμπληρωμένα στο λογισμικό και μπορούν να τροποποιηθούν στο Μέλη πίνακα στις ενότητες σχεδίασης μελών:

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Λεπτότητα και προσδιορισμός Κ, υπολογίστε το πραγματικό μήκος των στηλών

Για παράδειγμα, Η παρακάτω στήλη έχει πλήρες μήκος 20 πόδια, αλλά το μη στηριγμένο μήκος και στις δύο κατευθύνσεις των αξόνων είναι 10 πόδια, αφού υπάρχει μια δοκός που τη στηρίζει και από τις δύο κατευθύνσεις στο μέσο της κολόνας.

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Λεπτότητα και προσδιορισμός Κ

Στις ενότητες SkyCiv Design — Σχεδιασμός Μέλους και Σχεδιασμός RC — το μη αγκυροβολημένο μήκος υπολογίζεται αυτόματα και συμπληρώνεται στο Μέλη τραπέζι. Οι μηχανικοί μπορούν να προσαρμόσουν και να χειριστούν αυτές τις τιμές χειροκίνητα σε περίπτωση που προκύψουν προσαρμοσμένες καταστάσεις ή ειδικές παραδοχές.

Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους

Τώρα που ξέρουμε τι είναι το unbraced μήκος για ένα μέλος, μπορούμε να καταλάβουμε ποιος είναι ο πραγματικός παράγοντας μήκους. Στο SkyCiv Structural 3D, το πραγματικό μήκος ενός μέλους καθορίζεται κατά την ανάλυση λυγισμού, όπου η ιδιοτιμή κάθε μέλους υπολογίζεται προκειμένου να προσδιοριστούν κρίσιμες δυνάμεις λυγισμού.

Αυτό βασικά σημαίνει απλώς ότι ο επιλυτής θα βρει το πραγματικό μήκος ενός μέλους βάσει ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων. Ωστόσο, Οι εμπειρικές τιμές Κ χρησιμοποιούνται συνήθως στην πράξη και μπορούν να συναχθούν από τον παρακάτω πίνακα.

Το πραγματικό μήκος (κ) ο συντελεστής ενός μέλους στη συμπίεση εξαρτάται από τις συνθήκες στήριξης σε κάθε άκρο. Όσο υψηλότερος είναι ο παράγοντας Κ, τόσο περισσότερο οι συνθήκες στήριξης βλάπτουν την αντίσταση του μέλους στο λυγισμό, και αντίστροφα. Κοιτάζοντας τον παρακάτω πίνακα, μπορούμε να δούμε τους αποτελεσματικούς παράγοντες μήκους των κοινών καταστάσεων υποστήριξης με στήλες, ή άλλα συμπιεστικά μέλη:

αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (Παράγοντες Κ) χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του πραγματικού μήκους των στηλώνΑπλοποιημένο αποτελεσματικό μήκος (K-Factor) τραπέζι:

Όριο ορίου Προτεινόμενη τιμή K
Σταθερός – Σταθερός 0.65
Σταθερός – Καρφιτσώθηκε 0.8
Σταθερός – Κυλημένο 1.2
Σταθερός – Ελεύθερος 2.1
Καρφιτσώθηκε – Καρφιτσώθηκε 1

(λαμβάνονται από το SkyCiv Υπολογιστής λυγισμού στηλών)

Ικανότητα λυγισμού

Τώρα που μπορούμε να περιγράψουμε μέλη χρησιμοποιώντας την αναλογία λεπτότητας, πώς ελέγχεται πραγματικά το λυγισμό? Το κρίσιμο άγχος στο οποίο ένα μέλος θα λυγίσει και στην ουσία, η δύναμή του μπορεί να περιγραφεί με το Τύπος Euler Φαίνεται παρακάτω:

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Λεπτότητα και προσδιορισμός Κ, υπολογίστε το πραγματικό μήκος των στηλών

Όπου βλέπουμε το πραγματικό μήκος στον παρονομαστή, και το μέτρο ελαστικότητας και ροπής αδράνειας της ενότητας στον αριθμητή. Αυτό μας λέει ότι όσο μικρότερο είναι το πραγματικό μήκος μιας ενότητας, καθώς και όσο υψηλότερη είναι η ροπή αδράνειας στον άξονα ανάλυσης, θα οδηγήσει σε υψηλότερο κρίσιμο φορτίο που θα λυγίσει το μέλος.

Επειδή τα περισσότερα μέλη δεν είναι πλήρως συμμετρικά προς όλες τις κατευθύνσεις, Τα μέλη αναλύονται συνήθως και στις δύο κύριες κατευθύνσεις της ενότητας. Στο SkyCiv Structural 3D, οι κύριες κατευθύνσεις θα ήταν ο άξονας Υ και Ζ ενός μέλους, που αντιστοιχεί στον κατακόρυφο και οριζόντιο άξονα μιας τομής, αντίστοιχα, όταν το κοιτάζετε σε προβολή αεροπλάνου.

Πρέπει να ελεγχθούν όλα τα μέλη για λυγισμό?

Ο λυγμός είναι ένας πολύ μοναδικός τύπος αποτυχίας, και δεν πρέπει να ξεχαστεί ή να διαγραφεί, αλλά υπάρχουν μερικές προϋποθέσεις και γενικές πρακτικές στον κλάδο που επιτρέπουν στους μηχανικούς να αγνοούν το λυγισμό ως μέθοδο αποτυχίας, μόνο επειδή διαφορετικά αυτό το μέλος θα αστοχούσε προτού επιτευχθεί η κρίσιμη τάση λυγισμού του μέσω διαφορετικής μεθόδου αστοχίας. Αυτές οι προϋποθέσεις εξαρτώνται από τον συντελεστή ελαστικότητας του μέλους, και επομένως το υλικό.

Εάν ληφθεί υπόψη μια στήλη “μακρύς”, τότε είναι ευαίσθητο σε λυγισμό και πρέπει να ελεγχθεί. Σε διαφορετική περίπτωση, λαμβάνονται υπόψη οι στήλες “μικρός” ή “ενδιάμεσος” στην οποία περίπτωση, το λυγισμό είναι λιγότερο απειλή. Η κατάταξη των μελών ως σύντομη, ενδιάμεσος, ή πολύ, γίνεται με τη χρήση της αναλογίας λεπτότητας που υπολογίσαμε νωρίτερα.

Για μέλη χάλυβα, παρακάτω μια αναλογία λεπτότητας 50 μπορεί να θεωρηθεί “μικρός”. Αναλογία λεπτότητας μεγαλύτερη από 200 μας λέει ότι το μέλος είναι “μακρύς”, και πρέπει να ληφθεί υπόψη το λυγισμό από τις δυνάμεις συμπίεσης. Τα μέλη με αναλογίες λεπτότητας μεταξύ αυτών των δύο τιμών λαμβάνονται υπόψη “ενδιάμεσος”, όπου πρέπει να χρησιμοποιείται η κρίση μηχανικής.

Για συγκεκριμένα μέλη, ο “μικρός” και “μακρύς” Η ονομαστική διακοπή εμφανίζεται με αναλογία λεπτότητας 10.

Για μέλη ξύλου, το λυγισμό είναι πιο μοναδικό, αφού το ίδιο το υλικό δεν είναι ισοτροπικό (η αντοχή του υλικού ποικίλλει). Ωστόσο, στις περισσότερες περιπτώσεις, μέλη ξύλου με αναλογία λεπτότητας παρακάτω 10 μπορεί να θεωρηθεί “μικρός”.

Συνολικά, ο έλεγχος είναι αρκετά απλός και γρήγορος, οπότε οι περισσότεροι μηχανικοί αερίζονται από την πλευρά της προσοχής. Ευτυχώς, στο SkyCiv Structural 3D, όταν οι χρήστες αναλύουν ουρά μια ανάλυση λυγισμού, αυτοί οι έλεγχοι γίνονται για κάθε μέλος σε ένα κλάσμα του χρόνου.

Προσαρμοσμένοι περιορισμοί μελών

Ορισμένες από τις νέες μας μονάδες σχεδιασμού έχουν μια δυνατότητα που ονομάζεται Περιορισμοί που θα επιτρέψει στους χρήστες να εισάγουν εικονικά ή ψευδοπεριορίσματα για πιο ακριβείς υπολογισμούς σχεδιασμού. Αυτά είναι διαθέσιμα στο AS4100 – 2020 και το Α.Σ 4600 – 2018 Ενότητες σχεδίασης.

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (κ), και λεπτότητα

Σε κάθε μέλος δίνεται ένα συγκράτηση id από προεπιλογή. Οι χρήστες μπορούν να συνδέσουν παρόμοια μέλη (ίδιο μήκος, ίδια ενότητα) με ένα μόνο αναγνωριστικό περιορισμού για την οργάνωση παρόμοιων μελών και την αποτροπή εισαγωγής πολλαπλών δεδομένων. Αυτό μπορεί να γίνει αυτόματα χρησιμοποιώντας το Auto Group κουμπί – το οποίο θα σαρώσει το μοντέλο σας και θα εκχωρήσει παρόμοια μέλη με το ίδιο αναγνωριστικό περιορισμού.

Προσθήκη περιορισμών

Από προεπιλογή, το λογισμικό θα ανιχνεύσει αυτόματα σημεία σύνδεσης και θα δημιουργήσει μια αρχή/τέλος και τυχόν ενδιάμεσους περιορισμούς, εάν υπάρχουν. Στο παραπάνω παράδειγμα, το μεμονωμένο μέλος συνδέεται με δύο άλλα μέλη στο μεσαίο σημείο, Έτσι, ο πίνακας συγκράτησης δείχνει έναν περιορισμό έναρξης/τελικού και μέσου σημείου, με τους σχετικούς κωδικούς συγκράτησης (για παράδειγμα, Ο παρακάτω πίνακας είναι πλήρως συγκρατημένος στα άκρα για Μεγάλη Συμπίεση, αλλά είναι ελεύθερο να περιστρέφεται στο μέσο):

Προσθήκη περιορισμών

Για να προσθέσετε ψευδο-περιορισμούς (οι περιορισμοί δεν διαμορφώνονται), εισάγετε το διάκενο μεταξύ τους ως λίστα διαχωρισμένη με κόμμα. Π.χ. Για ένα 6 μέλος μήκους μ, 1.5,1.5,1.5 θα πρόσθεταν περιορισμούς σε 1.5, 3, και 4.5. Εναλλακτικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τελεστή πολλαπλασιασμού για να εισαγάγετε τις ίδιες πληροφορίες. Π.χ. 3*1.5 θα πρόσθετε 3 ενδιάμεσοι περιορισμοί με α 1.5 απόσταση (1.5, 3, 4.5). Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το < χειριστής, που θα προσθέσει όσους περιορισμούς χωρούν κατά μήκος του μέλους μειώνοντας την απόσταση έναρξης και τέλους. Π.χ <1.5 θα πρόσθεταν επίσης περιορισμούς σε 1.5, 3, 4.5

Σχεδίαση μελών SkyCiv που δείχνει πώς να προσθέτετε ψευδο-περιορισμούς σε ένα μέλος

Όπως και με την Υποστήριξή μας και το τέλος μέλους κωδικούς σταθερότητας, F = Διορθώθηκε και R = Απελευθερώθηκε. Για ευκολία στη χρήση, έχουν παρασχεθεί σαφείς και χρήσιμες συμβουλές πληροφοριών:

προσθέτοντας περιορισμούς

Τελικά, Οι χρήστες μπορούν να παρακάμψουν ή να ενημερώσουν αυτόματα ορισμένους περιορισμούς με εύκολες γραφικές αναπαραστάσεις. Για παράδειγμα, εάν θέλω να παρακάμψω το μέσο συγκράτησης με μια πλήρη σταθερή συγκράτηση (όσον αφορά τη μεγάλη συμπίεση), Μπορώ να σημειώσω αυτό το σύστημα συγκράτησης και να κάνω κλικ στο εικονίδιο πλήρως σταθεροποιημένο. Το κελί θα αλλάξει και θα επισημάνει μπλε για να αντικατοπτρίζει αυτήν την αλλαγή:

Προσθέστε ψευδο-περιορισμούς με απόσταση

Τελικά, αν θέλω να παρακάμψω εντελώς τους περιορισμούς, και να μην χρησιμοποιείτε αυτούς τους κωδικούς επιδιόρθωσης, Μπορώ να καθορίσω τα Lz και Kz για ολόκληρο το μέλος, που θα χρησιμοποιηθεί για αυτόν τον υπολογισμό

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (κ), και λεπτότητα

Έλεγχος της αναφοράς υπολογισμού, μπορούμε να δούμε ότι τώρα χρησιμοποιείται στους υπολογισμούς:

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (κ), και λεπτότητα

Παράδειγμα

Ας υποθέσουμε ότι θέλετε να συγκρατήσετε την επάνω φλάντζα ενός μέλους, εάν θέλετε να συγκρατήσετε την επάνω φλάντζα, Νομίζω ότι θα ένα “φά” στην πρώτη είσοδο. Θα μπορούσατε να προσθέσετε έναν περιορισμό σε αυτή τη θέση, Στη συνέχεια, κάτω από τη στήλη Lateral-Torsional, ο κωδικός θα είναι FRRR, που υποδεικνύει Fixed Top Flange Z και απελευθερώθηκε στο κάτω μέρος, Περιστροφή ενότητας και εναλλαγή μέλους (δείτε την παρακάτω εικόνα). Ή αν θέλετε να τα διορθώσετε πλήρως όλα αυτά, θα εισάγατε FFFF.

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (κ), και λεπτότητα

(σημειώστε το 4 τιμές στην κάτω αριστερή γωνία)

Οι συνεχείς περιορισμοί μπορούν επίσης να ελεγχθούν από την τελευταία στήλη Συνεχής όπου αυτοί οι περιορισμοί θα εφαρμοστούν κατά μήκος του μέλους μέχρι το επόμενο σημείο συγκράτησης. Υπολογίστε τις φυσικές συχνότητες της δομής σας σε Structural 3D, εάν προσθέσατε έναν συνεχή περιορισμό στο Μπλουζα θα συγκρατούσε την επάνω φλάντζα από το σημείο 2 στο σημείο 3 στο παρακάτω παράδειγμα. Αυτό θα εμφανιστεί γραφικά στο GUI:

Μη αγκιστρωμένα μήκη, Αποτελεσματικός παράγοντας μήκους (κ), και λεπτότητα

Σε αυτό το παράδειγμα, το μέλος είναι πλήρως συγκρατημένο προς όλες τις κατευθύνσεις (πέλματα, web και όλα) κατά την έναρξη του μέλους (x = 0). Στη συνέχεια, υπάρχει μερική πλευρική συγκράτηση στο μεσαίο σημείο (υποδηλώνεται με το SSRR), καθώς είναι συνεχής στην επάνω φλάντζα, η μερική συγκράτηση θα συνεχιστεί από x = 5.099 έως x =10,198.

Λογισμικό σχεδιασμού μελών SkyCiv

Για να μάθετε περισσότερα σχετικά με όλες τις δυνατότητες του SkyCiv Member Design Software, κάντε κλικ στο κουμπί παρακάτω!

Σας βοήθησε αυτό το άρθρο?
Ναί Οχι

Πώς μπορούμε να βοηθήσουμε?

Μεταβείτε στην κορυφή