Halfvast (lente) met fixiteiten kunt u een eindfixiteit van een lid modelleren die ergens tussen die van een truss ligt (vastgemaakt) fixatie of frame (gemaakt) vastheid.

Dit artikel gaat in op de details van semi-vaste leden, hoe ze in S3D in te stellen, hoe hun waarden in de software worden gebruikt, en hun effect op het gedrag van leden.

Kader, eindfixiteiten van spanten en halfvaste leden

Eerste, een korte samenvatting van Frame vs Truss-fixiteiten:

1. Een framevastheid (FFFFFF), ook wel genoemd “gemaakt” of “volledig vast”, zorgt ervoor dat er geen rotatie is tussen verbonden elementen bij verbindingen, en alle momenten worden overgedragen van het ene lid naar het andere
2. Een Truss-fixiteit (FFFFRR), ook wel genoemd “vrij” of “vastgemaakt”, stelt verbonden leden in staat om ten opzichte van elkaar te roteren, wat betekent dat er geen momenten worden overgedragen, en ervoor te zorgen dat het eindmoment van het lid nul is

Het moet ook worden opgemerkt, die frame- en vakwerkverbindingen zijn eigenlijk idealiseringen, omdat ze moeilijk zijn, als het niet onmogelijk is, te bereiken in structuren in de echte wereld.

Een semi-vaste bevestiging aan het uiteinde van een lid, ook wel genoemd a “lente” of “flexibel” vastheid, biedt iets tussen deze twee gevallen in – enige rotatie tussen staven is toegestaan ​​op het knooppunt, maar de leden zijn niet volledig vrij om ten opzichte van elkaar te roteren. Dit geeft een moment aan het einde van het lid, maar, met de juiste veerstijfheid, minder moment dan de framevastheid, en een groter moment dan de truss fixity.

Halfvaste elementen bieden daarom een ​​model dat dichter bij dat van de reële structuur ligt, in plaats van de geïdealiseerde gevallen van frame- of vakwerkverbindingen.

Hoe semi-vaste fixiteiten in S3D in te stellen

Semi-vaste fixiteiten worden ingesteld vanuit het menu aan de linkerkant in S3D, wanneer een lid is geselecteerd.

Als u "Semi" selecteert met de knoppen bovenaan het linkerdeelvenster, wordt de fixiteitscode ingesteld op FFFFSS aan beide uiteinden van het lid, en open de velden Knooppunt A rotatiestijfheid Y (RyA), Knoop A rotatiestijfheid Z (RzA), Knooppunt B rotatiestijfheid Y (RyB), en Node B rotatiestijfheid Z (RzB) voor bewerking:

(Merk op dat u ook de optie "Aangepast" kunt kiezen, en pas vervolgens handmatig de fixiteitscode aan om een ​​S te gebruiken in plaats van F of R om hetzelfde resultaat te bereiken).

U kunt dan de veerstijfheid instellen voor elk van de 4 velden RyA, RzA, RyB & RzB.

Direct instellen van de veerstijfheid

U kunt de veerstijfheid specificeren, in de eenheden die worden weergegeven in het invoervak, door het nummer rechtstreeks in te typen:

Een roterende veer met een stijfheid van 10 000 kNm/rad wordt dan gebruikt aan het uiteinde van de staaf.

Instellen van de veerstijfheid als percentage

U kunt de veerstijfheid ook specificeren als een percentage van de staafstijfheid, door toevoeging van een % teken aan het eind van het nummer, bijv. 75%:

De absolute veerstijfheid wordt dan berekend door het percentage te nemen, uitgedrukt als een decimale waarde, als de factor 'r' in de volgende vergelijking:

Waar:

• E is de Young's Modulus
• I is het traagheidsmoment rond de betreffende as
• L is de lengte van het lid

Bijv. 75% wordt uitgedrukt als 0.75, gevend k = 3EI/L * (0.75/(1-0.75)) = 3EI/L*3 = 9EI/L.

Vergelijking van semi-vaste leden met vaste en truss-leden

Nu we weten hoe we een lid kunnen instellen op semi-vast, en voer de veerstijfheid in, Laten we eens kijken naar een S3D-model dat het gedrag vergelijkt.

De onderstaande afbeelding toont een S3D-model met meerdere instanties van hetzelfde lid, elk met een andere vastheid en veerstijfheid:

(Het model is te vinden via deze link platform.skyciv.com/structural-viewer/semi-fixed-members)

Elk lid heeft een rechthoekige doorsnede van 100 X 300 mm, een moment van inertie geven (ik) van 225.0E6 mm^4. De leden zijn 4.0 minimale lengte, en gebruik het materiaal General Structural Steel, die een Young-modulus heeft van E = 200.0E3 GPa (N/mm2). De waarde van 3EI/L voor elk van de leden is dus 33750.0 kN-m/rad.

De steunen aan het uiteinde van de leden zijn allemaal volledig vast (verzonken). De 8 leden hebben elk geleidelijk minder stijfheid, beginnend met een vast lid, dan naar een zeer hoge veerwaarde gaan, gelijk aan 297 GEEN/L, dan aflopend naar een veerwaarde van EI/L /99. Het laatste lid wordt ingesteld als een Truss-lid. De stijfheden van de staven worden weergegeven in de onderstaande tabel:

Modellen oplossen, we kunnen het verschil zien in de buigmomentdiagrammen:

Voor de framebalk aan de linkerkant, we zien de verwachte combinatie van uitholling bij de steunen en doorbuiging in het midden van de staaf, met een moment van nul aan weerszijden van het middelpunt van de staaf. Aan de rechterkant, we zien dat het truss-lid alleen last heeft van doorzakken, zoals verwacht.

Voor de semi-vaste leden, naarmate hun stijfheid afneemt, ze hebben kleinere gebieden van hogging, kleiner (in absolute termen) waarden van het hogging-moment, en grotere waarden van het verzakkingsmoment. Een zeer hoge veerstijfheid geeft resultaten die erg lijken op die van de framevastheid, en een zeer lage veerstijfheid geeft resultaten die erg lijken op die van de trussfixity.

De doorbuigingen van de leden variëren op dezelfde manier:

Voor het volledig vaste lid (Nee. 1) we zien de verwachte doorbuiging met buigpunten aan weerszijden van het middelpunt van de staaf. Bij de vakwerkbalk zien we dat de doorbuiging groter is en dat er geen buigpunten zijn.

Voor de semi-rigide leden, naarmate hun veerstijfheid afneemt, ze zien een grotere doorbuiging en de afgebogen vorm begint meer op die van de spantkast te lijken. De resultaten zijn hieronder weergegeven:

samengevat

• Semi-vaste leden resulteren in gedrag ergens tussen dat van een vaste of vastgezette verbinding
• U kunt de veerstijfheid voor een semi-vaste staaf instellen als een absolute of relatieve waarde
• Gebruik dan een relatieve stijfheid, de berekende absolute stijfheid is omgekeerd evenredig met de r-factor, de r-factor is het percentage vastheid uitgedrukt als een decimaal
• Een hogere veerstijfheid geeft gedrag dat dichter bij dat van een frame-element komt, een lagere veerstijfheid geeft gedrag dat dichter bij dat van een vakwerkligger ligt

Nieuw bij SkyCiv? Maak een gratis account aan op: http://www.skyciv.com/free-signup