Calcolatore del metodo di rigidità SkyCiv
Il calcolatore del metodo di rigidità SkyCiv implementa il metodo di rigidità per risolvere strutture nel piano a membro singolo (membri di travi e capriate). Il calcolatore della matrice di rigidezza fornisce una scomposizione della matrice di rigidezza per gli assi locali e globali. Per elementi trave, il calcolatore del metodo di rigidezza calcolerà la forza nota, Dislocamento, e voci di rigidezza corrispondenti a ciascun grado di libertà in base alle proprietà della sezione, i carichi, e le condizioni al contorno, da questa, lo strumento assemblerà la matrice e il vettore e infine risolverà il sistema per ottenere spostamenti e reazioni sconosciuti. Il calcolatore è utile come fonte di confronto per le matrici di rigidezza ottenute durante l'apprendimento del metodo di rigidezza per la risoluzione delle strutture.
Qual è il metodo della rigidità?
Per gli ingegneri strutturali il metodo della rigidezza è uno strumento vitale per l'analisi strutturale. Per determinare gli spostamenti viene utilizzato il metodo della rigidezza, fuoco interno e reazione del raggio, travatura, e membri del telaio in una struttura. Il metodo della rigidezza comprende più passaggi. Questi passaggi includono:
- Discretizzazione dove la struttura è divisa in elementi “discreti” o più piccoli come travi o capriate.
- Creazione della matrice di rigidità locale dove viene creata una matrice di rigidezza per ciascun elemento.
- Creazione della matrice di rigidità globale dove la matrice di rigidezza globale rappresenta l'intera struttura.
- Carica la creazione vettoriale dove le forze esterne sono rappresentate come un vettore da applicare alla struttura.
- Creazione del vettore di spostamento dove inizialmente si presuppone che tutti gli spostamenti siano pari a zero e rappresentati in un vettore.
- Risoluzione dell'equilibrio dove le equazioni di equilibrio sono derivate con la matrice di rigidezza globale, il vettore spostamento, e il vettore di carico.
- Risoluzione e reazioni dove i sistemi di equazioni vengono risolti per ottenere gli spostamenti sono ciascun nodo e poi utilizzati per determinare la reazione ai supporti.
Cos'è una matrice di rigidità?
La matrice di rigidezza è una matrice che rappresenta matematicamente la relazione tra le forze applicate e gli spostamenti riscontrati in ciascun elemento strutturale. Le matrici di rigidezza sono fondamentali per il metodo degli elementi finiti (CINQUE) e il metodo della rigidezza.
Qual è la differenza tra la matrice di rigidità locale e globale?
La matrice di rigidezza locale è specifica per i singoli elementi all'interno di una struttura. Al contrario, la matrice di rigidezza globale riguarda l'intera struttura.
Dove utilizzare un calcolatore del metodo di rigidità?
Le matrici di rigidezza sono utili in una varietà di contesti ingegneristici. Questi contesti includono:
- Nel Ingegneria strutturale, le matrici di rigidezza vengono utilizzate nell'analisi degli elementi finiti (BRUTTA) analizzare strutture complesse e dividere la struttura in elementi membri più piccoli. Questi possono quindi essere risolti per determinare la rigidità e il comportamento complessivi di una struttura.
- Nel Ingegneria Aerospaziale, le matrici di rigidezza sono utili per valutare l'integrità strutturale dei diversi componenti dell'aeromobile che è fondamentale per garantire l'integrità e la sicurezza dei componenti dell'aeromobile durante il volo.
- Nel ingegneria automobilistica e meccanica, una matrice di rigidezza può essere utilizzata per modellare e analizzare componenti inclusi gli ingranaggi, molle, o cornici.
- Nel Ingegneria Civile, Le matrici FEA e di rigidezza vengono utilizzate per valutare la stabilità e la deformazione dell'interazione terreno-struttura durante l'ingegneria geotecnica per strutture di fondazione e muri di sostegno.
Come è utile un calcolatore della matrice di rigidità?
Il calcolatore della matrice di rigidità è utile per gli studenti che imparano il metodo della rigidezza per risolvere le strutture, come fonte di confronto. Oltre al software FEA come SkyCiv Structural 3D e utilizzando il calcolatore della matrice di rigidità, gli studenti o gli ingegneri possono calcolare la matrice di rigidezza locale e globale, nonché la matrice di trasformazione di ciascun elemento in modo da poterli confrontare con ciò che hanno calcolato. Il calcolatore della matrice di rigidità dispone anche di un pulsante di copia accanto a ciascuna matrice nel rapporto in modo che i risultati possano essere incollati direttamente su un foglio di calcolo esterno.
Domande frequenti sulla calcolatrice
Quali forze sono supportate dal calcolatore della matrice di rigidezza?
Il calcolatore supporta solo carichi puntuali verticali, ma può essere facilmente estendibile ad altri carichi implementando le forze fisse per ogni grado di libertà, l'assemblaggio e la soluzione rimangono gli stessi.
Il calcolatore supporta strutture multi-membro?
No, al momento il calcolatore del metodo di rigidità SkyCiv supporta solo strutture a membro singolo.
Posso copiare le matrici su un foglio di calcolo per il confronto?
sì, accanto a ciascuna matrice nel report, c'è un pulsante Copia matrice che copierà la matrice negli appunti.
Posso risolvere una struttura completa usando questo?
sì, per elementi a telaio singolo.
Posso risolvere le capriate con questo?
No, il calcolatore del metodo di rigidità SkyCiv fornirà solo le matrici di rigidità locale e globale dell'elemento.
Quali sezioni trasversali sono supportate?
Il calcolatore della matrice di rigidità SkyCiv supporta rettangolare, Circolare, Forma a I e personalizzata (richiede l'ingresso diretto nell'area e nell'inerzia) sezioni trasversali.
Posso ottenere la matrice di rigidezza per gli elementi inclinati?
sì, è sufficiente definire l'inclinazione dell'asta in senso antiorario rispetto all'orizzonte.
