Kratownice

Kratownica jest specjalnym elementem belki, który może stawiać opór tylko deformacjom osiowym. Rozważmy poniższą strukturę:

Połączenia w strukturach tego typu są tak zaprojektowane, że nie powstają w nich żadne momenty. Jedyną znaczącą siłą, która powstaje w każdym członie jest siła osiowa. Siła osiowa jest stała wzdłuż każdego członu i generuje naprężenie osiowe, które jest jednorodne na całym przekroju poprzecznym. Takie człony są modelowane jako elementy kratownicy. Kratownice są często używane w aplikacjach architektonicznych i konstrukcyjnych takich jak mosty, dachy, słupy wysokiego napięcia i inne.

Element kratownicy jest definiowany przez dwa węzły. Każdy węzeł ma 3 stopnie swobody, którymi są przemieszczenia w 3 kierunkach ortogonalnych. Ukazany niżej element kratownicy jest przypięty w lewym węźle, a w prawym węźle zastosowana jest siła osiowa P. Kierunek osiowy jest wzdłuż długości belki lub kratownicy a nie w żadnym kierunku przekroju poprzecznego.

Naprężenie osiowe (Sx) = bsp;P/A, a przemieszczenie osiowe prawego węzła (Ux) =PL/AE

gdzie:

P = sił osiowa wzdłuż długości elementu kratownicy

A = pole przekroju poprzecznego kratownicy

L = długość kratownicy

E = współczynnik sprężystości.

Powyższe równanie można zapisać jako Ux=P/(AE/L)= P/K gdzie K=AE/L sugerując, że element kratownicy działa analogicznie do sprężyny osiowej o sztywności k=AE/L.

Połączenia

Połączenia pokrywają się z punktem przebicia profilu konstrukcji spawanej. Aby uniknąć niepożądanych wyników, zaleca się umieszczenie punktu przebicia w środku ciężkości profilu konstrukcji spawanej.

Gdy punkt przebicia znajduje się w środku ciężkości, obciążenia osiowe generują tylko naprężenia osiowe.

Właściwości materiału

Współczynnik sprężystości jest zawsze wymagany.

Gęstość jest wymagana tylko wtedy, gdy rozważane są obciążenia grawitacyjne.

Umocowania

Do połączeń kratownicy można stosować tylko umocowania translacyjne. W każdym węźle (połączeniu) występują 3 translacyjne stopnie swobody. Umocowania Nieruchomy i Nie poruszający się (bez translacji) są podobne dla połączeń kratownicy, ponieważ obroty nie są uwzględniane. Można stosować zerowe lub niezerowe zadane translacje. Jeżeli kratownice i belki spotykają się w połączeniu, to można zastosować obroty, jednakże dotyczą one tylko belek.

Obciążenia

Można zastosować skupione siły w połączeniach i punktach odniesienia. Można również stosować grawitację. Program oblicza siły grawitacyjne w oparciu o podane przyspieszenia i gęstości. Zauważmy, że rozważane są tylko siły osiowe generowane w każdym elemencie. Zauważmy, że kratownica pomija wszelkie siły zastosowane w kierunku do niej normalnym.

Tworzenie siatki

Przy tworzeniu siatki dla belek i kratownic generator siatki używa domyślnej liczby elementów. Można zmieniać parametry siatki (liczbę elementów lub wielkość elementu siatki) dla wybranych belek lub kratownic, stosując opcję sterowania siatki.

Belki i człony kratownic są wyświetlane albo jako bryłowe walce (bez względu na rzeczywisty kształt ich przekroju poprzecznego), albo z rzeczywistą geometrią belki. Aby ustawić to jako domyślną opcję tworzenia siatki, kliknąć Simulation > Opcje. Na karcie Opcje domyślne kliknąć Siatka i wybrać lub usunąć zaznaczenie opcji Renderuj profil belki.

Prosty człon konstrukcyjny zidentyfikowany jako kratownica jest reprezentowany przez jeden element kratownicy. Zmienność deformacji osiowej jest liniowa, a naprężenie osiowe jest stałe na całym przekroju poprzecznym i długości kratownicy.

Wyniki

Można przeglądać wykresy osiowych naprężeń i sił, przemieszczeń i zdeformowanego kształtu. Siły i naprężenia członu kratownicy są stałe na całym przekroju poprzecznym oraz długości kratownicy. Przemieszczenia pomiędzy końcami zmieniają się liniowo. Siły, odkształcenia i naprężenia w kierunkach różnych od kierunku osiowego są ustawione na zero. Na wykresie naprężenia, każdy element kratownicy jest wyświetlany jednym kolorem. Siła w członie kratownicy jest równa naprężeniu osiowemu pomnożonemu przez pole przekroju poprzecznego.