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桁架

桁架是只能抵抗軸向變形的特殊橫樑元素。考慮下面的結構:



此結構類別中的接合是設計為其中不會形成力矩。軸向力是在每個成員中產生的唯一有效的力量。軸向力在每個成員長度中會維持固定,並且會產生在整個剖面中都會維持一致的軸應力。此類成員將會被模型化為桁架元素。桁架一般是用於建築與結構的應用上,例如橋樑、屋頂、電塔及其他用途等。

桁架元素是由兩個節點所定義。每個節點有 3 個自由度,代表 3 種正交方向的位移。下圖所示的桁架元素已經釘住於左邊節點,而右邊節點已經套用一個軸向力 P。軸方向是沿著橫樑或桁架的長度,且不在橫截面的方向上。

軸應力 (Sx) = P/A,而右邊節點 (Ux) 的軸向位移 (Ux) =PL/AE

其中:

P = 沿桁架元素長度的軸向力

A = 桁架的橫截面區域

L = 桁架的長度

E = 彈性模數。

上述方程式可寫成 Ux=P/(AE/L)= P/K,其中 K=AE/L 表示桁架元素類似勁度 k=AE/L 的軸向彈簧。

材料屬性

彈性模數始終是必要的。 只有在考慮重力負載的情況下才需要密度。

拘束

您只能將平移拘束套用至桁架接合中。每個節點 (接合) 會有 3 個平移的自由度。固定不可移動 (不可平移) 拘束在桁架接合中類似,因為不會考慮旋轉。您可以套用零或非零的指定平移。如果桁架與橫樑在接合處相交,您可以套用旋轉,但是它們只能套用至橫樑。

Loads

您可以在接合與參考點套用集中力量。您也可以套用重力。程式會根據指定的加速度與密度來計算重力。請注意,只有在每個元素中產品的軸向力才會被考慮。請注意,桁架會忽略任何垂直的套用力。

網格化

網格器會使用預設數量的元素,對橫樑及桁架進行網格化。您可以套用網格控制,變更所選橫樑或桁架的網格參數 (元素數量或網格元素大小)。

橫樑與桁架成員會顯示為實體圓柱 (不論橫樑與桁架成員實際的剖面形狀為何) 或實際的橫樑幾何。要設定此預設的網格選項,請按一下 Simulation > 選項。在預設選項標籤上,按一下網格,然後選擇或清除計算橫樑輪廓影像

被辨識為桁架的垂直結構成員會以一個桁架元素來代表。在整個剖面以及沿著桁架時,軸向變形的變化為線性的,而軸應力則是固定的。

結果(R)

您可以檢視軸應力和力、位移和變形形狀繪圖。桁架成員中的力與應力在整個剖面以及沿著桁架時都是不變的。位移會因為終端之間的線性而有所不同。與軸方向不同之方向中的力、應變和應力皆設定為零。在應力繪圖中,每個桁架元素會出現一種顏色。桁架成員中的力量等於軸應力乘以其剖面區域。



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