Nosníky

Elementy nosníků mohou klást odpor ohybovému, smykovému a torznímu zatížení. Typická rámová konstrukce na obrázku níže je modelována s elementy nosníků, které přenáší zatížení na podpory. Modelovat takové rámy s elementy prutů nelze, protože neexistuje žádný mechanismus přenášející vodorovné zatížení na podpory.

Elementy nosníků vyžadují definici přesného průřezu, aby program mohl vypočítat momenty setrvačnosti, neutrální osy a vzdálenosti od krajních vláken k neutrálním osám. Napětí se na rovině průřezu a podél nosníku mění.

Zvažte 3D nosník s oblastí průřezu (A) a přidruženou sítí. Elementy nosníků mohou být zobrazeny na skutečné geometrii nosníku nebo jako duté válce bez ohledu na skutečný tvar jejich průřezu.

3D geometrie
Síť na válcích (každý dutý válec je element)
Síť na geometrii nosníku
Nyní níže uvedený obrázek zobrazuje malou část podél elementu nosníku vystaveného zjednodušeným 2D silám (axiální síla P, smyková síla V a ohybový moment M):

V obecném případě na část působí 3 síly a 3 momenty.

Jednotné napětí podél osy = P/A (podobně jako u elementů prutů)

Jednotné smykové napětí = V/A

Ohybový moment M způsobuje napětí v ohybu, které se lineárně mění se svislou vzdáleností y od neutrální osy.

Ohybové napětí (ohýbáni ve směru y) = My/I, kde I je moment setrvačnosti okolo neutrální osy.

Napětí v ohybu je největší u krajních vláken. V tomto příkladu dojde k největšímu tlaku u horního vlákna a k největšímu tahu dojde u krajních dolních vláken.

Spoje

Spoje se nachází na volných koncích konstrukčních prvků a v průsečících dvou nebo více konstrukčních prvků. PropertyManager Upravit spoj umožňuje správné definování spojů. Program vytvoří uzel uprostřed průřezu každého členu spoje. Z důvodu oříznutí a používání různých průřezů pro různé členy se nemusí uzly členů přidružených ke spoji shodovat. Program vytváří u spojů zvláštní elementy sloužící k simulaci pevného spojení založeného na vlastnostech geometrie a materiálu.

Vlastnosti materiálu

Vždy je vyžadován modul pružnosti a Poissonova konstanta.

Hustota je vyžadována pouze v případě, že jsou uvažována gravitační zatížení.

Uchycení

Uchycení je možné použít pouze pro spoje. U každého spoje existuje 6 stupňů volnosti. Můžete použít nulové nebo nenulové předepsané posuny a rotace.

Kontakt

Ve studii s nosníky, objemy a plochami skořepiny je možné spojovat nosníky a spoje nosníků do objemových ploch a ploch skořepiny.

Spoje mezi konstrukčními prvky, které se dotýkají ploch nebo plechových ploch, se vytvoří automaticky.

Výztuhy nosníků pro zakřivené povrchy

Nosníky (rovné nebo zakřivené), které fungují jako podpěry pro zakřivené plochy skořepin nebo těl plechových dílů, lze spojovat.

Software automaticky spojuje nosníky do zakřivených ploch, které mají dotýkající se geometrii nebo jsou umístěny v přiměřené mezeře. Program používá velikosti elementu nosníku, které jsou kompatibilní s velikostmi sítě povrchu. Tato funkce je k dispozici pro statické studie, frekvenční studie a studie vzpěru.

Zatížení

V tomto případě můžete aplikovat:

  • Koncentrované síly a momenty u spojů a referenčních bodů. Pro dynamické studie můžete použít časově závislé nebo frekvenčně závislé zatížení.
  • Rozložená zatížení podél celé délky nosníku.
  • Gravitační zatížení. Program vypočítá gravitační síly podle zadaných zrychlení a hustot.
  • Rovnoměrné nebo vybrané základové buzení pro dynamické studie.
  • Počáteční podmínky pro dynamické studie. Použijte počáteční posun, rychlost nebo zrychlení (v čase t=0) ve spojích nebo segmentech nosníku.

Tvorba sítě

Profil je identifikován automaticky jako nosník a zasíťován s prvky nosníku. Po vytvoření sítě můžete použít řízení sítě pro zadání jiného počtu prvků nebo velikosti prvků pro vybrané nosníky.

Členy nosníků a vyztužených nosníků mohou být zobrazeny na skutečné geometrii nosníku nebo jako duté válce bez ohledu na skutečný tvar jejich průřezu.

Výsledky

Výsledky pro každý element se zobrazí podle místních směrů. Můžete zobrazit jednotná napětí podél osy, napětí v ohybu a smyku a torzní napětí ve dvou ortogonálních směrech (směr 1 a směr 2) a nejhorší případy napětí na krajních vláknech generované kombinováním axiálních napětí a napětí v ohybu.

Podle následujícího obrázku je nosník v řezu vystaven axiální síle P a dvěma momentům (M1 a M2). Moment M1 je kolem osy směru dir a moment M2 je kolem osy směru 2.

Když vyberete možnost Vykreslit profil nosníku (PropertyManager Obrázek napětí), software vypočítá napětí, která se liší v rovině průřezu. Napětí jsou vypočítána na obou koncích každého elementu sítě a také v různých bodech průřezu s různými vzdálenostmi od neutrální osy nosníku.

Když zrušíte možnost Renderovat profil nosníku, software vypočítá hodnoty napětí v extrémních vláknech každého konce nosníku. Nahlásí hodnoty napětí s nejvyšší magnitudou pro každý segment nosníku.

Axiální Jednotné napětí podél osy = P/A
Horní mez ohybu ve směru 1 Nejvyšší napětí v ohybu vyvolané momentem M1 (Ohyby Ms/Ss v názvu modelu, titulu a legendě).
Horní mez ohybu ve směru 2 Nejvyšší napětí v ohybu vyvolané momentem M2 (Ohyby Mt/St v názvu modelu, titulu a legendě).
Horní mez napětí podél osy a v ohybu

Software vypočítá největší napětí v extrémních vláknech průřezu kombinováním jednotného axiálního napětí a dvou napětí v ohybu způsobených momenty M1 a M2. Doporučuje se zobrazovat právě toto napětí. Hodnoty napětí jsou vypočítány na obou koncích každého elementu sítě:

P/ A + [(M1* I22 + M2 * I12) * y1 + ( M2 * I11 + M1 * I21) * y2)] / (I22 * I11 - I12^2)

kde I ij (i = j = 1 nebo 2) jsou momenty setrvačnosti okolo odpovídajícího lokálního kolmého nosníku ve směru 1 a 2.

Při použití sondy na výsledky nosníku ignorujte jakékoli uzly, které se zobrazují ve středu nosníků a nachází se mimo průřez nosníku. Software interně vypočítá tyto referenční středové uzly pro definování orientace ortogonálních směrů nosníku 1 a 2. Tři místní ortogonální směry nosníku si zobrazíte tak, že ve správci PropertyManager Použít/upravit nosník kliknete na Zobrazit směr nosníku.