PropertyManager "Balken anwenden/bearbeiten"

Definiert einen Balken oder Stab, Verbindungsbedingungen und Querschnittseigenschaften der ausgewählten Balken. Bei Balken wird die Übertragung von Kräften und Momenten auf die beiden Enden gesteuert. Dadurch können Sie jede der Kraft- und Momentkomponenten am Ende deaktivieren (auf Null einstellen). Beachten Sie, dass Lager auf Verbindungen und daher auf alle Balkenenden am Verbindungspunkt angewendet werden.

Mit den hier definierten Optionen werden die Lager überschrieben. Wenn Sie beispielsweise ein Balkenende als Scharnier definieren und ein fixiertes Lager auf die assoziierte Verbindung anwenden, fungiert das angegebene Balkenende weiterhin als Scharnier und unterliegt keinem Moment.

Klicken Sie in der Studienbaumstruktur von Simulation mit der rechten Maustaste auf eine Balkendefinition und klicken Sie dann auf Definition bearbeiten.

Typ

Legt den Elementtyp für die ausgewählten Strukturbauteile fest.

Balken Ein Balkenelement widersteht Axial-, Biege- und Drehlasten.
Stab Ein Stabelement reagiert auf Axiallasten so wie eine axiale Feder.
Balkenrichtung anzeigen Aktiviert oder deaktiviert die Sichtbarkeit der Balkenrichtungen im Grafikbereich. Der rote Pfeil zeigt die positive Axialrichtung, der grüne Pfeil die positive Richtung 1 und der blaue Pfeil die positive Richtung 2 für die ausgewählten Balken an.

show_beam_direction_example.png
Die Balkenkräfte und Spannungen sind in Bezug auf das lokale Koordinatensystem des Balkens aufgeführt. Balken oder Stäbe, die unter axialen Drucklasten stehen, weisen einen negativen, axialen Spannungswert für Balken auf und Balken, die unter axialen Spannungslasten stehen, weisen einen positiven, axialen Spannungswert für Balken auf.

Verbindung Ende 1

Legt die Kräfte und Momente am Balkenende 1 (I_End1_20.png) fest. Wird nur für Balken verwendet.

Balkenende 1 (I_End1_20.png) und Balkenende 2 (I_End2_20.png) werden im Grafikbereich in unterschiedlichen Farben hervorgehoben.
Starr An diesem Ende sind keine Kräfte oder Momente deaktiviert (Nullwerte). Wenn Lager auf die assoziierte Verbindung angewendet werden, wird die Übertragung von Kräften und Momenten vollständig durch die Lagerbedingung definiert. Wenn keine Lager angewendet werden, wird an der assoziierten Verbindung Durchgängigkeit angenommen. Verwenden Sie diese Option, wenn es keinen besonderen Grund gibt, Kraft- oder Momentkomponenten an diesem Ende zu deaktivieren (auf Null einzustellen).
Scharnier Das Ende kann sich frei drehen und überträgt keine Momente auf die Verbindung. Wenden Sie diese Bedingung auf alle Balkenenden an, die an einer Verbindung zusammentreffen, um die Verbindung als Zwischengelenk zu definieren.
Schieber Das Ende kann sich frei verschieben und überträgt keine Kräfte auf die Verbindung.
Manuell Bei dieser Option müssen Sie für jede Kraft- und Momentkomponente manuell angeben, ob sie gleich Null ist.

Drehbar - 1. Richtung.

Wählen Sie diese Option, wenn das die erste Querschnittsrichtung betreffende Moment gleich Null ist. Das Ende kann sich um diese Richtung drehen.

Drehbar - 2. Richtung.

Wählen Sie diese Option, wenn das die zweite Querschnittsrichtung betreffende Moment gleich Null ist. Das Ende kann sich um diese Richtung drehen.

Drehbar - Entlang Balken

Wählen Sie diese Option, wenn das die Axialrichtung des Balkens betreffende Moment gleich Null ist. Das Ende kann sich um diese Richtung drehen.

Verschieblich -1. Richtung

Wählen Sie diese Option, wenn die in die erste Richtung des Querschnitts laufende Kraft gleich Null ist. Das Ende kann sich entlang dieser Richtung verschieben.

Verschieblich -2. Richtung

Wählen Sie diese Option, wenn die in die zweite Richtung des Querschnitts laufende Kraft gleich Null ist. Das Ende kann sich entlang dieser Richtung verschieben.

Verschieblich - Entlang Balken

Wählen Sie diese Option, wenn die in die Axialrichtung des Balkens laufende Kraft gleich Null ist. Das Ende kann sich entlang dieser Richtung verschieben.

Verbindung Ende 2

Legt die Kräfte und Momente am Balkenende 2 (I_End2_20.png) fest. Die Optionen sind ähnlich wie bei Balkenende 1 (I_End1_20.png).

Profileigenschaften

Für Strukturbauteile, die Schweißkonstruktionsprofile aus der SOLIDWORKS Datenbank verwenden, berechnet Simulation die Querschnitteigenschaften. Für verjüngte Balken berechnet Simulation nach dem Vernetzen der Balkenkörper die Querschnitteigenschaften an den ausgewählten Querschnitten über die gesamte Balkenlänge. Geben Sie für benutzerdefinierte Balkenprofile die benutzerdefinierten Querschnitteigenschaften ein.

Das Dialogfeld Balkeninformationen listet die Querschnitteigenschaften eines Balkens auf. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf einen Balkenkörper und klicken Sie dann auf Details.

Einheiten Längeneinheit für die Berechnung des Torsionsflächenmoments und des Abstands für den maximalen torsionalen Schub.
Torsionsflächenmoment (K). Zeigt die Torsionssteifigkeitskonstante (Länge zur vierten Potenz) an. Das Torsionsflächenmoment ist eine Funktion des Balkenquerschnitts.
Die Software berechnet die Torsionsflächenmomente für die meisten Balkenprofile. Formeln für die Torsionsflächenmomente verschiedener Querschnitte finden Sie in der Referenzliteratur Formulas for Stress and Strain, Roark and Young, Kapitel 9, Tabelle 20.
Abstand für maximalen Schub (CTOR).

Maximale Entfernung vom Schubzentrum des Abschnitts zum am weitesten entfernten Punkt auf dem Schnitt. (Der Radius des Umkreises wird am Schubzentrum zentriert.)

beam_CTOR.png

Die maximale Torsionsschubspannung wird dann berechnet aus: τ max = (T / K)* CTOR, wobei T das angewendete Drehmoment ist.

Schubfaktor Der Schubfaktor berücksichtigt die ungleichmäßige Verteilung der Schubspannung über den Querschnitt eines Balkens und wird für die Berechnung der Schubverformung eines Balkens berücksichtigt. Sein Wert hängt von der Form des Querschnitts und der Poissonzahl des Materials ab, das einem Balken zugeordnet ist.
Die Simulation ermittelt den Schubfaktor von Balken mit beliebigen Querschnitten auf der Grundlage der im folgenden Artikel beschriebenen numerischen Methode: „Isoparametric Elements for Cross-sectional Properties and Stress Analysis of Beams“ (Isoparametrische Elemente für Querschnittseigenschaften und Spannungsanalyse von Balken), von Karan S. Surana, International Journal for Numerical Methods in Engineering, Ausgabe 14, 475–497 (1979).

Bei den meisten Balken mit rechteckigen Querschnitten beträgt der Schubfaktor 5/6. Bei rechteckigen Balken mit unterschiedlichen Höhe-Tiefe-Verhältnissen und unterschiedlichen Poissonzahlen können die Schubfaktoren von 5/6 abweichen. Siehe folgende Tabelle als Referenz.
Zurücksetzen Die Variablen werden auf die Standardeinstellungen zurückgesetzt.

In der folgenden Tabelle sind die Schubfaktoren für rechteckige Träger mit unterschiedlichen Höhe-Tiefe-Verhältnissen und Poissonzahlen (v) aufgeführt.

Referenz: Shear correction factors in Timoshenko’s beam theory for arbitrary shaped cross-sections, by F. Gruttmann and W. Wagner, Computational Mechanics, Vol 27, 199-207 (2001)

Höhe-Tiefe-Verhältnis Poissonzahl, v = 0 Poissonzahl, v = 0,25 Poissonzahl, v = 0,5
2 0,8333 0,8331 0,8325
1 0,8333 0,8295 0,8228
0.5 0,8333 0,7961 0,7375
0,25 0,8333 0,6308 0,4404