問題描述:
對于《剪切變形與無質量自由度》中提及的剪切變形與轉動慣量“共存”的問題,也可以采用“將剪切變形轉換為軸向變形”的解決思路。具體如下:
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創(chuàng)建兩根傾斜的剛性桿,并保證上桿底部與下桿頂部位于同一標高處。
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只定義連接屬性中軸向變形的非線性屬性,并基于此繪制水平阻尼器,如下圖所示。
請問,上述方法是否可行?為什么在運行里茲向量法的模態(tài)分析時,ETABS 仍然提示“荷載作用于無質量自由度”的警告信息呢?注意:該計算模型并不存在《里茲向量法與非節(jié)點荷載》中提及的非節(jié)點荷載等效轉換的問題以及《質量源定義與阻尼器布置》中提及的質量源選項的問題。
解答:
上述介紹的“將剪切變形轉換為軸向變形”的方法在理論上完全沒有問題,該方法靈活巧妙且實用性較強。事實上,上述“荷載作用于無質量自由度”的警告信息與該方法并無直接關聯(lián),真正的原因在于剛性桿的指定。有關剛性桿模擬的更多內容,請參閱本知識庫的另一篇文檔《剛性桿的模擬》。當然,上述模型中剛性桿的指定并不存在“剛度奇異”的問題,畢竟若干剛度僅僅放大了 100 倍。
不過,用戶在放大桿件截面的彎曲剛度和剪切剛度的同時,卻將質量和重量折減為零,如下圖所示。由于質量源的定義為“DEAD + 0.5 x LIVE”,而此時的剛性桿既不承受自重荷載(DEAD),也未施加活荷載(LIVE)。因此,桿件兩端的節(jié)點并無集中質量,出現(xiàn)“荷載作用于無質量自由度”的警告信息也就不足為奇了。
綜上,用戶只需為連接單元兩端的節(jié)點賦予質量,即可消除上述警告信息。建議采用以下幾種方法:
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恢復剛性桿的重量修正系數(shù)(Weight)為 1.0 或其它非零值,前提是剛性桿的重量密度非零,否則該方法無效。另外,如果只恢復質量修正系數(shù)(Mass),即使剛性桿的質量密度非零,該方法也無效。這與質量源的定義(DEAD + 0.5 x LIVE)有關,請讀者自行思考,此處不再贅述。
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直接在連接屬性中指定非零的重力值,如下圖所示。同樣,如果只指定非零的質量值也是無效的,理由同上。
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在 DEAD 或 LIVE 荷載模式中,對連接單元兩端的節(jié)點指定集中力荷載,用于轉換為節(jié)點的集中質量。當然,前提是質量源必須“來自荷載模式 DEAD + 0.5 x LIVE”。
最后,如果用戶修改質量源的定義,即:勾選“單元質量”復選框。那么,方法 1 和方法 2 中有關質量密度和質量的操作同樣有效。除此之外,用戶還可以直接指定節(jié)點的附加質量。但是,用戶應注意避免單元質量與結構自重造成的“質量重復計算”問題。
