Códigos de graus de liberdade e restrição

Em Análise Estrutural, o termo graus de liberdade é extremamente importante, mas muitas vezes mal compreendido. Graus de liberdade referem-se ao 6 possíveis movimentos que podem ocorrer em um ponto e se esses movimentos são ou não livres para se mover ou são restringidos. Embora possa parecer muito jargão, será melhor compreendido ao longo deste tutorial e vídeo de instrução abaixo.

Em primeiro lugar, quais são 6 graus de liberdade? Imagine um avião suspenso no espaço. O avião está livre para se mover para a frente ou para trás (ao longo de seu eixo X), esquerda para a direita (ao longo de seu eixo Z) ou para cima e para baixo (ao longo de seu eixo Y). Estes são conhecidos como traduções e compõem os três primeiros graus de liberdade. O avião também pode girar de um lado para o outro (rolando - girando em torno de seu próprio eixo X), inclinar para baixo ou para cima (girar em torno de seu próprio eixo Z) ou guinar para a esquerda ou direita (girando sobre seu próprio eixo Y). Estes são os 4º, 5º e 6º graus, conhecidos como rotacional graus de liberdade. Resumindo:

Tradução X
Tradução Y
Tradução Z
Rotação X
Rotação Y
Rotação Z

O que as letras representam?

'F' - Fixo - Existe uma restrição fixa para este grau de liberdade. Qualquer força agindo nesta direção é absorvida pelo suporte em um nó ou pelo membro conectado em uma conectividade.
'R' - Liberado - Não há restrição para este grau de liberdade. O nó está livre para se mover nesta direção e qualquer força atuando nesta direção não passa para o elemento conectado ou suporte.
'S' - Primavera - Existem restrições, mas o seu nível de restrição é baseado no coeficiente da mola baseado em Lei de Hooke.

Códigos de restrição para suportes

O tipo de suporte usado em um modelo de análise estrutural é frequentemente determinado pelo 6 graus de liberdade. Um exemplo está representando o 6 graus de liberdade por um 6 código de caracteres composto por uma combinação de Fs e Rs - onde F = Fixo e R = Liberado. Por exemplo, um suporte totalmente fixo é denotado pelo código "FFFFFF" como está fixo em todos 6 graus de liberdade. Um suporte de pino é frequentemente liberado apenas na rotação Z e, portanto, é denotado por "FFFFFR". Outro exemplo é um suporte de rolo. Neste exemplo, não pode suportar nenhuma força na translação x ou em qualquer uma das rotações. É, portanto, dado o código de restrição 'RFFRRR'.

Outra maneira de pensar nisso, é que o suporte conterá uma reação para qualquer grau de liberdade que for fixo. Por exemplo, um suporte fixado é fixado na tradução X e Y - espera-se, portanto, que haja uma reação nas direções xey.