Hoe een kabelhijsconstructie te modelleren en analyseren
Leer hoe u een kabelanalyse op een structuur uitvoert met deze eenvoudige tutorial. Kijk hoe je het frame kunt modelleren, breng belastingen aan om apparatuur en andere dode belastingen te simuleren, voordat u de structuur analyseert met behulp van de FEA-software van SkyCiv.
In de walkthrough wordt ook gekeken naar veelvoorkomende problemen bij het oplossen van kabels.
Modelleer uw stalen frame
Laten we beginnen met het bouwen van een eenvoudig frame, dit is wat we hijsen met behulp van de kabelelementen. We gaan optimaal gebruik maken van de volgende handige modelleringsfuncties:
- Pen gereedschap – modelleer snel met behulp van het pengereedschap
- Meerdere bewerkingen – houd CTRL ingedrukt en sleep de muis om delen van uw model te selecteren en meerdere bewerkingen uit te voeren
- Zoek secties – voeg binnen enkele seconden snel secties uit onze bibliotheek toe, zoeken gebruiken
- Gebiedsbelasting – een manier, tweerichtings- en windlasten die automatisch worden berekend (en opnieuw afstellen!) de zijrivieren van de leden.
Uw kabelelementen toevoegen
Dus nu voegen we de kabels toe. Kabels zijn niet-lineaire elementen, dus worden in principe op dezelfde manier toegevoegd als elk ander lid. Het belangrijkste verschil is dat kabels nooit onder druk staan, hebben geen buiging, torsie- of afschuifcapaciteit (ze zijn alleen spanning) en ze vertonen vaak grote verplaatsingen en niet-lineair gedrag. Dus het analyseren van dit soort elementen wordt iets anders behandeld dan reguliere stalen elementen die buig- en andere sterkte hebben.
Het modelleren van de kabelelementen gebeurt op dezelfde manier als elk ander element. Echter, wanneer u de attributen toewijst, jij zou selecteren Type: Kabel. Hierdoor wordt het element automatisch met vastgepinde eindfixiteiten toegewezen en wordt het behandeld als een kabelelement in de oplosser.
De Renderer-weergave openen, toont duidelijk de kabelelementen (in dit model, aangeduid als sectie-ID 2).
Aanbrengen van apparatuur en andere belastingen
Het toepassen van apparatuurbelastingen op uw frameconstructie is hetzelfde als bij reguliere rekenmodellen. In dit geval hebben we een apparatuurbelasting toegepast (gebruik makend van oppervlaktebelasting in twee richtingen) en nog wat andere dode lading (gebruik makend van gebiedsbelastingen in één richting).
Het uitvoeren van een niet-lineaire analyse en het repareren van stabiliteitsproblemen
Kabels ondergaan doorgaans grote vervormingen wanneer ze worden blootgesteld aan aanzienlijke belastingen. Geometrische niet-lineariteit houdt rekening met de veranderingen in de kabelgeometrie terwijl deze vervormt. De aanvankelijke aanname van lineariteit in de respons van de kabel (zoals bij lineaire statische analyse) wordt ongeldig wanneer de vervormingen aanzienlijk worden.
Het is noodzakelijk om een niet-lineaire analyse te gebruiken wanneer kabelelementen aanwezig zijn, aangezien niet-lineaire analyse rekening houdt met deze geometrische veranderingen en nauwkeurigere resultaten oplevert. Wanneer u een kabel laadt of spant, na elke stap is de constructie zo sterk verplaatst dat de belastingen niet noodzakelijkerwijs in dezelfde positie worden uitgeoefend als voorheen.
Daarom, voor deze structuur zullen we een niet-lineaire analyse moeten uitvoeren. Notitie: als de gebruiker selecteert Lineaire statische analyse, het zal automatisch terugkeren naar niet-lineaire analyse.
Het beoordelen van de resultaten
Zodra de analyse succesvol is afgerond, het is een goed idee om de doorbuigingen te controleren (een) ervoor te zorgen dat de cijfers redelijk zijn en (b) animeer de doorbuiging van de constructie om te zien of deze vervormt op de manier die je zou verwachten. Als kabelelementen niet correct oplossen, U ziet grillige afbuigcurves en dit kan een indicatie zijn dat de kabels onder- of overbelast zijn.
Een goed gedragen kabelelement moet glad zijn, doorzakken en alleen spanningsvervormingen vertonen, zoals te zien is in het voorbeeldmodel:
Weer een resultaat dat het bekijken waard is, is de axiale spanning in de kabelpezen. Klaarblijkelijk, omdat de kabel geen afschuif- of buigcapaciteit heeft, alle kracht wordt overgedragen via spanning in het element. Standaard zal de structuur alle spanningen benadrukken die de materiaalopbrengst/ultieme sterkte overschrijden. U kunt ook uw eigen aangepaste toegestane spanning invoeren, zodat u gemakkelijk elementen kunt identificeren die uw stresslimieten overschrijden:
Een ander resultaat dat het overwegen waard is, is de rek in uw kabel. Vergelijkbaar met het eerder beoordeelde vervormingsresultaat, in dit geval kijken we echter naar hoe ver de kabel is uitgerekt. Er zijn vaak grenzen aan wat acceptabel is als het gaat om het ontwerpen van kabels. Verplaatsingsanalyse helpt bij het evalueren van het gedrag van de kabel onder verschillende belastingsomstandigheden en zorgt ervoor dat de verplaatsingen binnen de toegestane limieten blijven.
Voor deze, we kunnen de analyse van één lid gebruiken en inschakelen Lokale verplaatsing X wat ons de totale doorbuiging in de kabel langs zijn eigen as zal geven. In onderstaand voorbeeld, de kabel is verlengd met 2.1164 inches:
Veelvoorkomende problemen bij het oplossen van kabelanalyses
Als uw kabelstructuur niet oplost (vaak als gevolg van instabiliteit of het onvermogen om te convergeren), hier zijn enkele veel voorkomende dingen die u kunt controleren of proberen:
- Controleer diameter maat
- Controleer of de kabels niet over-/onderbelast zijn
- Verminder uw convergentienauwkeurigheid
- Extra ondersteuning toevoegen
- Controleer uw andere leden
FAQ
Er wordt rekening gehouden met kabeldoorbuiging door rekening te houden met het eigengewicht van de kabel en de uitgeoefende belastingen, die doorbuiging veroorzaken. Ingenieurs gebruiken doorgaans kettinglijnvergelijkingen of numerieke methoden om de vorm en doorbuiging van de kabel onder specifieke belastingsomstandigheden te bepalen.
Ja, Op een kabelelement kunt u een voorspanbelasting uitoefenen
Ja, de software regelt dit echter automatisch voor u. Bij andere software, het kabelelement kan worden opgedeeld in kleinere elementen, wat omslachtig kan zijn om aan te passen. SkyCIv behoudt het element als een enkel lid, en splits het element alleen aan de kant van de oplosser – waardoor modellering en wijzigingen eenvoudiger worden.
