介绍
的 有限元板模型 面积荷载类型使用 SkyCiv 有限元 (有限元) 求解器将载荷分布在一个区域上，使其等效于其支撑构件上的载荷.
自动构建和分析有限元板子模型, 并根据构件的剪力图确定等效构件荷载.
与其他区域载荷类型相比，有限元板子模型区域载荷具有以下优点:
- 可以处理复杂的多边形
- 可以将载荷分配到连续构件的部分
- 可以处理具有开放边缘的形状
有限元板子模型有以下局限性:
- 负载可以施加到单个“海湾” (多边形) 只要
计算方法 – 有限元板子模型
FE板子模型按以下方式自动创建.
面积荷载定义为 角节点ID:
鉴于这些 角节点ID, 检测到外围的成员并将其添加到子模型中 (内部成员是 不是 检测到或添加). 在 角节点, 添加了销钉支撑:
在该区域内创建一个板块. 将板划分成网格并施加压力载荷:
模型已解决, 给出杆件剪力图, 以及支持反应:
通过查看剪切力图确定等效载荷, 以及反应.
剪切力图中的每一步变化都会给出等效点载荷的值. 在支撑点, 剪切力阶跃和反作用力的组合用于计算等效点载荷.
在结构 3D 中使用 FE 板模型区域载荷
有限元板模型面积荷载位于面积荷载下, 类型 = FE 板模型.
需要以下输入:
- 角节点ID – 模型中的节点列表.
- 节点必须形成一个封闭区域
- 成员不必出现在所有边缘
- 每个节点必须至少有一个成员附加到它
- 压力幅度
- 施加的压力 (垂直于面积)
- 板材材质 ID
- S3D 模型中材质的 ID, 将用于 FE 板子模型中的板
- 板厚
- FE 板子模型中板的厚度
- 负荷组
- 此负载的负载组名称
分配负载
与其他区域荷载类型不同, 有限元板模型区域载荷在建模期间不会自动分布, 因为 FE 板模型区域载荷必须运行 SkyCiv 有限元求解器.
用户可以手动分配有限元板模型区域荷载:
- 对于单个区域负载, 使用左侧菜单中的按钮
- 一次用于多个区域加载, 来自 检查面积荷载差异
手动分配单个有限元板模型面积荷载
可以手动分配有限元板模型区域荷载, 对于单个区域负载, 使用左侧菜单中的按钮:
手动分配多个有限元板模型区域载荷
可以手动分配有限元板模型区域荷载, 一次用于多个区域负载, 来自 检查面积荷载差异 对话. 该对话框可以从 工具类 菜单。:
选择您想要分配的负载, 并选择“重新计算所选行”.
求解时铁板模型区域载荷的自动分配
运行任何分析时，任何尚未手动分配的 FE 板模型面积荷载将自动分配.
选择 解决 然后进行任何所需的分析, 并且分发将自动运行.
输入
FE 板面积载荷具有影响分布和产生的等效点载荷的各种输入.
板厚
板厚度字段设置 FE 子模型中板的厚度. 通常, 当使用较低厚度时, 载荷将分布到周围的构件上.
当使用更高的厚度时, 载荷将分布到板的角上.
在下图中, 左手区域载荷的厚度为 3 毫米, 右手区域载荷的厚度为 300 毫米:
正如所讨论的, 可以看出，左手区域负载, 厚度较小, 在构件的跨度上有足够的负载. 右手区域负载, 厚度较高，大部分负载集中在角落.
用于讨论拐角处的升力, 请参见“板扭转刚度对载荷分布的影响”部分.
高级输入
展开高级设置将显示以下附加输入属性:
- 板扭转刚度 – 是/否
- 有限元板子模型中的板是否应具有扭转刚度
- 板轴旋转 – 角度（以度为单位）
- 有限元板子模型中板轴的旋转
- 段数
- 用于划分成员的段数, 影响网格尺寸
板扭转刚度
可以使用此选项启用或禁用 FE 板子模型中板的扭转刚度. 如果选择“否”, 以下折减系数应用于 FE 板子模型中的板:
板扭转刚度对载荷分布的影响
板的扭转刚度影响载荷的分布, 特别是它消除了板角处的反向力. 在下图中, 面积荷载施加于 2 4×4 米平方.
左侧的面积载荷具有板扭转刚度, 右侧的区域载荷没有板扭转刚度.
可以看出负载分布不同 – 特别是右侧区域荷载的拐角处没有向上的力, 没有扭转刚度.
虽然理论上不太精确, 这导致分布更类似于教科书的双向分布, 这可能对某些用户来说更可取.
板轴旋转
默认, FE 子模型中板的轴系定义为 X 轴与第一个轴对齐 2 中输入的节点 角节点ID 领域.
可以在左侧菜单中修改板轴，并在选择区域载荷时显示:
板轴的对齐通过以下方式影响载荷的分布:
- 由于板的弯曲刚度，载荷沿轴线向构件分布
- 由于板的扭转刚度，载荷分布向远离轴线的构件
- 从而, 其中省略扭转刚度 (参见上面部分), 板轴旋转对载荷分布影响较大
段数
段数用于确定网格尺寸, 将最短成员长度除以段数.
段数越多，网格越细, 分发速度较慢, 并在结果分布上给出更多的点载荷.
较少数量的线段会产生较粗的网格, 会分发得更快, 并给出更少的点载荷.
例如, 在下图中, 左边的方块正在使用 10 段, 右边的方块正在使用 20 段:
如果分布看起来不令人满意, 尝试增加段数以获得更精细的分布.
如果分发时间太长, 尝试减少分段数量以使模型更快地求解.
打开子模型查看板FE子模型
一旦 FE 板模型区域荷载已分布, 可以使用左侧菜单底部的按钮检查用于执行分布的板子模型, 当选择面积荷载时:
单击该按钮将在另一个窗口中打开 FE 板子模型.
警告和常见问题
分配荷载时, 您可能会看到错误或警告. 下面列出了一些常见问题.
位移误差大
尝试分配 FE 板面积荷载时，您可能会看到以下错误:
出现这种情况是因为板太柔韧, 并且求解器根本无法求解模型.
尝试以下部分或全部选项来解决该错误:
- 使用较厚的板
- 使用更硬的板材
- 启用板扭转
大位移报警
可能会显示有关位移的类似警告:
在这种情况下, 该板非常灵活并且观察到很大的位移, 但求解器仍然设法求解模型.
您可以选择忽略此警告, 或尝试以下部分或全部选项来解决它:
- 使用较厚的板
- 使用更硬的板材
- 启用板扭转
部分缺失警告
尝试分配 FE 板面积荷载时，您可能会看到以下警告:
出现此警告的原因是主结构 3D 模型中不存在限制区域荷载的构件之一所引用的截面. 在这种情况下, 默认部分 (100 毫米× 100 毫米, 要么 4 在x 4 在) 将在 FE 板面积荷载子模型中使用.
确保已在 S3D 的“部分”部分中选择引用的部分以解决此警告.
机内反应警告
尝试分配 FE 板面积荷载时，您可能会看到以下警告:
通常, 因为区域载荷垂直于其所施加的区域, 区域载荷子模型中的所有反应都垂直于子模型板.
此警告表明已发现板平面发生反应. 这也意味着板平面上存在构件剪力.
这些面内力被忽略, 并且仅将垂直于板的剪切力和反作用力作为等效点载荷返回.
发生这种情况是因为限制区域荷载的构件的主轴与区域荷载的法线轴不对齐. 这通常会发生，因为:
- 边界构件使用不对称截面, 例如. L 形
- 边界构件使用对称截面, 但旋转不是倍数 90 度数
要解决此警告, 确保上述两种情况不会发生.
或者, 您可以选择打开子模型并检查剪切力和反作用力的模式, 以确定这些是否重要.
摘要
有限元板区域载荷提供了一种在具有复杂形状的区域上分布载荷的方法, 同时模拟板的行为.
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