Ημι-σταθερό (άνοιξη) Οι συσκευές στερέωσης σάς επιτρέπουν να μοντελοποιήσετε μια στερέωση άκρου μέλους που βρίσκεται κάπου ανάμεσα σε αυτήν ενός δοκού (καρφιτσωμένο) σταθερότητα ή πλαίσιο (σταθερός) σταθερότητα.

Αυτό το άρθρο εξετάζει τις λεπτομέρειες των ημι-σταθερών μελών, πώς να τα ρυθμίσετε στο S3D, πώς χρησιμοποιούνται οι τιμές τους στο λογισμικό, και την επίδρασή τους στη συμπεριφορά των μελών.

Πλαίσιο, στερέωση άκρων ζευκτών και ημι-σταθερών μελών

Πρώτα, μια γρήγορη ανακεφαλαίωση των επισκευών Frame vs Truss:

1. Μια σταθερότητα πλαισίου (FFFFFF), αναφέρεται επίσης ως “σταθερός” ή “πλήρως σταθεροποιημένο”, διασφαλίζει ότι δεν υπάρχει περιστροφή μεταξύ των συνδεδεμένων μελών στις αρθρώσεις, και όλες οι στιγμές μεταφέρονται από το ένα μέλος στο άλλο
2. Ένα στερέωμα Truss (FFFFRR), αναφέρεται επίσης ως “Ελεύθερος” ή “καρφιτσωμένο”, επιτρέπει στα συνδεδεμένα μέλη να περιστρέφονται μεταξύ τους, δηλαδή δεν μεταφέρονται στιγμές, και διασφαλίζοντας ότι η στιγμή λήξης του μέλους είναι μηδέν

Πρέπει επίσης να σημειωθεί, ότι οι συνδέσεις πλαισίου και δοκών είναι πραγματικά εξιδανικεύσεις, αφού είναι δύσκολα, αν όχι αδύνατο, να επιτευχθεί σε δομές του πραγματικού κόσμου.

Ημι-σταθερή σταθερότητα μέλους-άκρου, αναφέρεται επίσης ως α “άνοιξη” ή “εύκαμπτος” σταθερότητα, προσφέρει κάτι ανάμεσα σε αυτές τις δύο περιπτώσεις – επιτρέπεται κάποια περιστροφή μεταξύ των μελών στον κόμβο, αλλά τα μέλη δεν είναι εντελώς ελεύθερα να περιστρέφονται μεταξύ τους. Αυτό δίνει κάποια στιγμή στο τέλος του μέλους, αλλά, με κατάλληλη ακαμψία ελατηρίου, λιγότερη στιγμή από τη σταθερότητα του πλαισίου, και μεγαλύτερη στιγμή από τη σταθερότητα του ζευκτού.

Ως εκ τούτου, τα ημι-σταθερά μέλη προσφέρουν ένα μοντέλο που είναι πιο κοντά σε αυτό της δομής του πραγματικού κόσμου, παρά τις εξιδανικευμένες περιπτώσεις συνδέσεων πλαισίου ή ζευκτών.

Πώς να ρυθμίσετε ημι-σταθερές συσκευές στο S3D

Οι ημι-σταθερές επισκευές ορίζονται από το αριστερό μενού στο S3D, όταν επιλέγεται ένα μέλος.

Επιλέγοντας "Semi" από τα κουμπιά στο επάνω μέρος του αριστερού παραθύρου θα ορίσετε τον κωδικό σταθερότητας σε FFFFSS και στα δύο άκρα του μέλους, και ανοίξτε τα πεδία Κόμβος Α περιστροφική ακαμψία Υ (RyA), Κόμβος A Περιστροφική ακαμψία Z (RzA), Περιστροφική ακαμψία κόμβου Β Y (RyB), και περιστροφική ακαμψία κόμβου Β Z (RzB) για επεξεργασία:

(Σημείωση μπορείτε επίσης να επιλέξετε την επιλογή "Προσαρμοσμένο"., και, στη συνέχεια, προσαρμόστε χειροκίνητα τον κωδικό σταθερότητας για να χρησιμοποιήσετε ένα S αντί για F ή R για να επιτύχετε το ίδιο αποτέλεσμα).

Στη συνέχεια, μπορείτε να ορίσετε την ακαμψία του ελατηρίου για καθένα από τα 4 πεδία RyA, RzA, RyB & RzB.

Ρύθμιση της ακαμψίας του ελατηρίου απευθείας

Μπορείτε να καθορίσετε την ακαμψία του ελατηρίου, στις μονάδες που εμφανίζονται στο πλαίσιο εισαγωγής, πληκτρολογώντας απευθείας τον αριθμό:

Ένα περιστροφικό ελατήριο με ακαμψία του 10 000 Στη συνέχεια, τα kNm/rad θα χρησιμοποιηθούν στο τέλος του μέλους.

Ρύθμιση της ακαμψίας του ελατηρίου ως ποσοστό

Μπορείτε επίσης να καθορίσετε την ακαμψία του ελατηρίου ως ποσοστό της ακαμψίας του μέλους, με την προσθήκη α % υπογράψτε στο τέλος του αριθμού, π.χ. 75%:

Η απόλυτη ακαμψία του ελατηρίου στη συνέχεια υπολογίζεται λαμβάνοντας το ποσοστό, εκφράζεται ως δεκαδική τιμή, ως παράγοντας ‘r’ στην παρακάτω εξίσωση:

Οπου:

• Το Ε είναι το Modulus του Young
• I είναι η στιγμή της αδράνειας ως προς τον σχετικό άξονα
• L είναι το μήκος του μέλους

Π.χ. 75% εκφράζεται ως 0.75, δίνοντας k = 3EI/L * (0.75/(1-0.75)) = 3EI/L*3 = 9EI/L.

Σύγκριση ημι-σταθερών μελών με σταθερά και ζευκτά μέλη

Τώρα που ξέρουμε πώς να ορίσουμε ένα μέλος σε ημι-σταθερό, και εισάγετε την ακαμψία του ελατηρίου, Let’s take a look at an S3D model that compares the behavior.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα μοντέλο S3D με πολλές περιπτώσεις του ίδιου μέλους, το καθένα με διαφορετική σταθερότητα και ακαμψία ελατηρίου:

(The model can be accessed at this link platform.skyciv.com/structural-viewer/semi-fixed-members)

Κάθε μέλος έχει μια ορθογώνια διατομή του 100 Χ 300 χιλ, δίνοντας μια στιγμή αδράνειας (Εγώ) των 225,0E6 mm^4. Τα μέλη είναι 4.0 m σε μήκος, και χρησιμοποιήστε το υλικό General Structural Steel, που έχει συντελεστή Young E = 200,0E3 GPa (N/mm2). Επομένως, η τιμή των 3EI/L για κάθε ένα από τα μέλη είναι 33750.0 kN-m/rad.

Τα στηρίγματα στο τέλος των μελών είναι όλα πλήρως στερεωμένα (εσοχή). ο 8 Κάθε μέλος έχει προοδευτικά λιγότερη ακαμψία, ξεκινώντας με ένα Σταθερό μέλος, στη συνέχεια κινείται σε μια πολύ υψηλή τιμή ελατηρίου, ίσο με 297 ΟΧΙ ΕΓΩ, στη συνέχεια κατεβαίνοντας σε μια τιμή ελατηρίου EI/L /99. Το τελικό μέλος ορίζεται ως μέλος Truss. Οι ακαμψίες των μελών φαίνονται στον παρακάτω πίνακα:

Επίλυση του μοντέλου, μπορούμε να δούμε τη διαφορά στα διαγράμματα ροπής κάμψης:

Για το μέλος πλαισίου στα αριστερά, βλέπουμε τον αναμενόμενο συνδυασμό χοιρώματος κοντά στα στηρίγματα και χαλάρωσης στη μέση του μέλους, με σημείο μηδενικής ροπής σε κάθε πλευρά του μέσου σημείου του μέλους. Στη δεξιά πλευρά, βλέπουμε τις εμπειρίες των μελών του ζευκτού να πέφτουν μόνο, όπως αναμενόταν.

Για τα ημιμόνιμα μέλη, καθώς μειώνεται η ακαμψία τους, έχουν μικρότερες περιοχές γουρουνιών, μικρότερος (σε απόλυτους όρους) αξίες της στιγμιαίας χούφρας, και μεγαλύτερες τιμές ροπής χαλάρωσης. Η πολύ υψηλή ακαμψία του ελατηρίου δίνει αποτελέσματα παρόμοια με αυτά της σταθερότητας του πλαισίου, και μια πολύ χαμηλή ακαμψία ελατηρίου δίνει αποτελέσματα πολύ παρόμοια με αυτά της στερέωσης ζευκτών.

Οι εκτροπές των μελών ποικίλλουν παρόμοια:

Για το πλήρως σταθερό μέλος (όχι. 1) βλέπουμε την αναμενόμενη απόκλιση με σημεία καμπής εκατέρωθεν του μέσου σημείου του μέλους. For the truss member we see the deflection is greater and there are no points of inflection.

Για τα ημιάκαμπτα μέλη, καθώς μειώνονται οι ακαμψίες των ελατηρίων τους, they see greater deflection and the deflected shape becomes more similar to that of the truss case. Τα αποτελέσματα παρατίθενται παρακάτω:

Συνοψίζοντας

• Τα ημι-σταθερά μέλη οδηγούν σε συμπεριφορά κάπου μεταξύ αυτής μιας σταθερής ή καρφιτσωμένης σύνδεσης
• Μπορείτε να ορίσετε την ακαμψία του ελατηρίου για ένα ημι-σταθερό μέλος ως απόλυτη ή σχετική τιμή
• Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας μια σχετική ακαμψία, η υπολογιζόμενη απόλυτη ακαμψία είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον παράγοντα r, ο παράγοντας r είναι η ποσοστιαία σταθερότητα που εκφράζεται ως δεκαδικό
• Μια υψηλότερη ακαμψία ελατηρίου δίνει συμπεριφορά πιο κοντά σε αυτή ενός μέλους πλαισίου, μια χαμηλότερη ακαμψία ελατηρίου δίνει συμπεριφορά πιο κοντά σε αυτή ενός μέλους δοκού

Νέο στο SkyCiv? Εγγραφείτε για δωρεάν λογαριασμό στο: http://www.skyciv.com/free-signup