빔 요소는 굽힘, 전단, 비틀림 하중을 버틸 수 있습니다. 아래의 일반적 프레임이 빔 요소로 모델링되어 지지부로 로드를 전달합니다. 적용된 수평 하중을 지지부에 전달하는 메커니즘이 없으므로 트러스 요소가 있는 프레임을 모델링 하는데 실패합니다.

빔 요소에 정확한 단면 정의가 필요하므로 프로그램이 관성 모멘트, 중립 축, 가장자리에서 중립 축까지의 거리를 계산할 수 있습니다. 응력은 단면 내에 있을때와 빔을 따라 작용하는 위치에 따라 달라집니다.

단면 영역(A)와 관련 메시가 있는 3D 빔을 고려합니다. 빔 요소는 실제 빔 형상에 표시되거나 실제 교차 단면 모양과는 상관 없이 속이 빈 원통형으로 표시될 수 있습니다.

3D 형상
원통의 메시(속이 빈 각 원통이 한 요소임)
빔 형상의 메시
이제, 아래 그림과 같이 빔 요소의 작은 부분에 단순 2D 하중(축력 P, 전단력 V, 굽힘 모멘트 M)을 받습니다.

일반적으로 3개의 하중과 3개의 모멘트가 이 부분에 작용합니다.

균일 축 응력 = P/A (트러스 요소와 유사함)

균일 전단 응력 = V/A

굽힘 모멘트 M에 의해 중립 축에서부터 수직 거리 y에 직선으로 다양한 굽힘 응력이 발생합니다.

굽힘 응력(Y 방향 굽힘) = My/I, 여기에서 I는 중립 축에 대한 관성 모멘트입니다.

굽힘 응력은 가장자리에서 최대가 됩니다. 이 예제에서는 상단 가장자리 쪽에서 최대 압축력이 발생하고 하단 가장자리 쪽에서 최대 인장력이 발생합니다.

결합

결합은 구조용 멤버의 자유단과 두 개 이상 구조용 멤버의 교차부에 정의됩니다. 결합 편집 PropertyManager에는 결합을 올바르게 정의하는 데 사용할 수 있는 도구가 있습니다. 프로그램에 의해 각 결합 멤버 단면의 중심에 절점이 추가됩니다. 적당한 조정이 필요하고 각 멤버별로 다른 단면이 사용되므로 결합과 연관된 멤버의 절점은 일치하지 않을 수 있습니다. 프로그램 자체적으로 지오메트리와 재질 속성을 기반으로 올바른 연결을 시뮬레이션하기 위해 조인트에 가깝게 특별한 요소를 생성합니다.

재질 속성

항상 탄성계수와 포아송비가 필요합니다.

밀도는 중력 하중이 고려될 경우에만 필요합니다.

구속조건

결합에만 구속조건을 부가할 수 있습니다. 각 절점(결합)에 6개의 이동 자유도가 있습니다. 0 또는 0 이외의 지정 이동 및 회전을 부가할 수 있습니다.

본드 결합

빔, 솔리드, 쉘 곡면이 있는 스터디에서, 빔과 빔 조인트를 솔리드와 쉘 면에 본드 결합할 수 있습니다.

곡면이나 판금 면과 접한 구조용 멤버 간 본드 결합이 자동으로 생성되고 중립면 쉘로 전환됩니다.

휘어진 곡면의 빔 스티프너

스티프너 역활을 하는 빔(직선형 또는 곡선형)을 쉘 또는 판금 바디의 휘어진 곡면에 본드 결합할 수 있습니다.

접한 형상이 있거나 적절한 여유값 내에 있는 휘어진 곡면에 자동으로 빔이 본드 결합됩니다. 곡면 메시 크기와 호환되는 빔 요소 크기가 사용됩니다. 이 피처는 정적 해석, 고유진동수 해석, 좌굴 해석 스터디에 지원됩니다.

하중 조건

다음과 같이 적용 할 수 있습니다.

  • 조인트와 참조점의 집중 하중과 모멘트. 동적 스터디의 경우, 시간 의존 또는 진동수 의존 하중을 적용할 수 있습니다.
  • 빔의 전체 길이를 따라 분포된 하중.
  • 중력 하중. 프로그램은 지정된 가속도와 밀도를 사용하여 중력하중을 계산합니다.
  • 동적 스터디에 대한 균일 또는 선택한 기저 가진.
  • 동적 스터디에 대한 초기 조건. 조인트 또는 빔 세그먼트에서 초기 변위, 속도 또는 가속도(시간 t=0)를 적용합니다.

메시

구조용 멤버는 빔으로 자동 식별되고 빔 요소로 메시됩니다. 메시를 작성한 후 메시 컨트롤을 적용하여 선택한 빔에 대해 다른 수의 요소 또는 요소 크기를 지정할 수 있습니다.

빔 및 트러스 멤버는 실제 빔 형상에 표시되거나 실제 교차 단면 모양과는 상관 없이 속이 빈 원통형으로 표시될 수 있습니다.

결과

각 요소의 결과는 그 로컬 방향으로 나타납니다. 두 정사형 방향(방향1과 방향2)의 균일한 축 응력, 비틀림 응력, 굽힘 응력, 전단 응력과 축 응력과 굽힘 응력을 합해 생성된 가장자리의 최대 응력을 볼 수 있습니다.

빔 단면은 아래 그림과 같이 축력 P와 두 개의 모멘트, M1과 M2를 받습니다. 모멘트 M1은 방향 1 축이 중심이고 모멘트 M2는 방향 2 축이 중심입니다.

빔 프로파일 렌더링(응력 플롯 PropertyManager) 옵션을 선택할 경우 소프트웨어에서 교차 단면의 평면 내에서 변화하는 응력을 계산합니다. 응력은 각 메시 요소의 양 끝에서 계산되며, 빔의 중립 축에서 다양한 거리에 있는 교차 단면의 지점에서도 계산됩니다.

빔 프로파일 렌더링 옵션이 선택 취소되면 소프트웨어는 각 빔 끝의 가장자리에서 응력 값을 계산합니다. 각 빔 세그먼트에 대한 최대 크기와 함께 응력 값을 보고합니다.

축 방향 균일 축 응력 = P/A
방향 1로 상한치 굽힘 모멘트 M1로 인한 굽힘 응력의 최대 크기(플롯 이름, 제목과 레전드의 굽힘 Ms/Ss)
방향 2로 상한치 굽힘 모멘트 M2로 인한 굽힘 응력의 최대 크기(플롯 이름, 제목과 레전드의 굽힘 Mt/St)
상한치 축 및 굽힘

소프트웨어는 M1과 M2에 의한 균일 축 응력과 두 굽힘 응력을 합해 교차 단면의 가장자리에서 최대 응력을 계산합니다. 이 응력을 확인할 것을 권장합니다. 응력 값은 각 메시 요소의 양 끝에서 계산됩니다.

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

여기서 I ij (i = j = 1 또는 2)는 각 로컬 직교 빔 방향 1 및 2에 대한 관성 모멘트입니다.

빔 결과를 프로브할 때 빔 중간에 나타나고 빔 교차 단면 외부에 위치하는 모든 절점을 무시합니다. 내부적으로 이러한 참조 중간 절점을 계산하여 빔의 로컬 직교 방향 1 및 2의 방향을 정의합니다. 빔의 세 개의 로컬 직교 방향을 보려면 빔 적용/편집 PropertyManager에서 빔 방향 표시를 클릭합니다.