应用/编辑横梁 PropertyManager

定义横梁或桁架、接榫条件和选定横梁的截面属性。对于横梁,您要控制力和力矩向各端点的传输。这样,您可在端点释放(设定为零)任何力和力矩分量。注意约束适用于接榫,因此也适用于在接榫处相遇的所有横梁端。

接榫端条件决定力和力矩是否可以在横梁和连接到公共接榫的其他横梁之间传输。对接榫的约束只能应用与活动接榫条件相关的自由度限制。例如,如果您将横梁端点定义为铰链,并对关联的接榫应用固定约束,则尽管存在固定约束,指定的横梁端点仍然可以自由旋转。相反,如果您将横梁端点定义为刚性,并对关联的接榫应用不可移动约束,则横梁端点将能够旋转,但会将力矩传输到该接榫上也具有刚性端点的任何连接横梁。

在 Simulation 算例树中,右键单击横梁定义,然后选择编辑定义

类型

设置选定结构构件的单元类型。

横梁 横梁单元可以承载轴载荷、折弯载荷和扭转载荷。
桁架 桁架单元只能承载轴向弹簧之类的轴载荷。
显示横梁方向 在图形区域中切换横梁方向的显示状态。红色箭头、绿色箭头和蓝色箭头分别表示选定横梁的正轴向、正方向 1 和正方向 2。

根据横梁的局部坐标系列出横梁力和应力。 轴向压缩载荷下的横梁或桁架显示负轴向横梁应力值,轴向拉伸载荷下的横梁显示正轴向横梁应力值。

终端1 连接

设定横梁终端 1 处的力和力矩。只用于横梁。

横梁的终端 1 和终端 2 在图形区域中以不同颜色高亮显示。
刚性 在此端没释放出任何力或力矩。 如果约束应用到关联接榫,则约束条件将完全定义力和力矩的转移。 如果没应用约束,则在关联接榫处假设存在连续性。 除非有一定原因在这一端释放出(设定到零)某个力或力矩分量,否则应使用此选项。
合叶 端点可自由旋转,不转移任何力矩到接榫。将该条件应用于公共接头处汇合的所有横梁端点以定义接榫为中等铰链。
滑动 端点可自由平移,不转移任何力到接榫。
手工 手工指定每个力和力矩分量是否已知为零。

铰链 - 第一方向

选择此选项沿横断面第一方向将力矩设置为零。端点可饶此方向旋转。

铰链 - 第二方向

如果横断面第二方向的力矩已知为零,请选择此选项。端点可饶此方向旋转。

铰链 - 沿横梁

如果横梁的轴向力矩已知为零,请选择此选项。端点可饶此方向旋转。

滑动 - 第一方向

如果横断面第一方向的力已知为零,请选择此选项。端点可沿此方向平移。

滑动 - 第二方向

如果横断面第二方向的力已知为零,请选择此选项。端点可沿此方向平移。

滑动 - 沿横梁

如果横梁的轴向力已知为零,请选择此选项。端点可沿此方向平移。

终端2 连接

设定横梁 处的力和力矩。选项与 类似。

截面属性

对于使用 SOLIDWORKS 数据库中焊接轮廓的结构部件,Simulation 将计算截面属性。对于锥形横梁,在网格化横梁实体后,Simulation 将计算横梁长度上所选横截面的截面属性。对于自定义横梁轮廓,请输入用户定义的截面属性。

横梁细节对话框列出了横梁的截面属性。 右键单击横梁实体,然后单击细节

单位 为计算最大扭转抗剪的扭转常量和距离的长度单位。
扭转常数 (K) 显示扭转刚度常量(到第四力的长度)。扭转常量是横梁的横截面的函数。
软件将会计算大多数横梁轮廓的扭转常量。对于不同横截面的扭转常量的公式,请参阅 Formulas for Stress and Strain, Roark and Young, Chapter 9, Table 20
最大抗剪的距离 (CTOR)
剖面剪切中心到横截面上最远点的最大距离(外接圆半径中心在剪切中心处)。

然后将根据以下公式计算最大扭转抗剪应力:τ max = (T / K)* CTOR,其中 T 是应用的力矩。

抗剪因子 抗剪因子会考虑横梁横截面的不均匀抗剪应力分布,并在计算横梁抗剪变形时被纳入考虑范围。其值取决于横截面的形状以及分配给横梁的材料的泊松比。
Simulation 根据横梁横截面属性和应力分析等轴测元素,作者 Karan S. Surana,International Journal for Numerical Methods in Engineering,Vol 14, 475-497 (1979) 中所述的数值方法,推导具有任意横截面的横梁的抗剪因子。

对于大多数带矩形横截面的横梁,抗剪因子为 5/6。对于高度与深度比率不同且泊松比值不同的矩形横梁,抗剪因子可能与 5/6 不同。有关参考,请参阅下表。

重设 将变量重设到其默认值。

下表列出了高度与深度比率不同且泊松比 (v) 不同的矩形横梁的抗剪因子。

参考: Timoshenko 的横梁理论中任意形状横截面的抗剪修正因子,作者:F. Gruttmann 和 W. Wagner,Computational Mechanics,第 27 卷,199-207 (2001)

高度与深度比率 泊松比,v = 0 泊松比,v = 0.25 泊松比,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