
排架柱的偏心模擬(四)
問題描述:
《排架柱的偏心模擬(三)》中介紹的“下弦桿端部釋放”并不適用于下圖所示的桁架體系。對于與 #118 或 #128 節(jié)點相交的桿件,無論是對立桿還是弦桿指定端部釋放,都會破壞二者之間的剛性連接。這顯然不是我們需要的計算模型。請問,在這種情況下,我們又將如何模擬排架柱的偏心以及屋架與柱頂?shù)你q接呢?
解答:
對于【問題描述】中的桁架體系,立桿和弦桿的剛性連接限制了“框架端部釋放”的使用。此時,我們需要換一種思路來考慮屋架與柱頂?shù)你q接,即:在屋架下弦桿的兩個端點處生成新的節(jié)點;然后,對新節(jié)點和柱頂節(jié)點指定剛體約束,對新節(jié)點和屋架節(jié)點(二者位置相同)指定鉸接約束。以上思路說起來簡單,實際操作卻較為繁瑣。但是,作為我們整個“排架柱偏心模擬”系列的終極解決方案,這種方法具有更普遍的適用性。所以,請大家耐心閱讀并用心體會以下的每一個操作步驟:
首先,定義兩個 Body 類型或 Weld 類型的節(jié)點約束,分別用于指定剛體約束和鉸接約束。具體如下:
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Fixed:勾選全部六個自由度。對于 Weld 類型,拼接容差可取為 0.5m。
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Pin:僅勾選三個平動自由。對于 Weld 類型,拼接容差可取為 0.01m。
再次強調(diào),Weld 類型的拼接容差絕對不能過大或過小,請務必根據(jù)節(jié)點間的相對距離選擇合適的數(shù)值!關于 Body 與 Weld 的區(qū)別及聯(lián)系,推薦閱讀本知識庫的另一篇文檔《節(jié)點約束:Body vs Weld》。
然后,在柱頂節(jié)點和屋架節(jié)點間繪制 0.3m 長的虛梁,這里的“虛梁”指截面屬性為 None 的框架對象。虛梁并不參與結構分析,甚至不會在分析模型中顯示,此處可視為一種輔助線(輔助我們在屋架節(jié)點處生成新的節(jié)點)。接下來,我們將通過編輯節(jié)點在同一位置處生成兩個節(jié)點,分別作為虛梁和屋架的端點。具體操作如下:
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選擇下弦桿端部的節(jié)點并“斷開連接”(命令路徑:編輯>編輯點>斷開連接)。該操作會將一個節(jié)點分解為相同位置處的四個節(jié)點,分別為四根桿件的端點,即:立桿、斜桿、下弦桿以及虛梁。
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為了將上述四個節(jié)點合并為兩個節(jié)點,我們可以同時選擇四個節(jié)點和除虛梁外的其他三根桿件,然后進行“連接”(命令路徑:編輯>編輯點>連接)。完成該操作后,下弦桿兩端的位置處將同時存在兩個節(jié)點,分別為虛梁和屋架(即立桿、斜桿和下弦桿三根桿件)的端點。其中,屋架的節(jié)點可以保證立桿和下弦桿的剛性連接。
以上操作方法與《交叉桿件的銷釘連接》中介紹的銷釘連接的實現(xiàn)方法非常相像,感興趣的讀者可參考閱讀。另外,在已有節(jié)點的位置處生成新的節(jié)點,也可以借助【交互式數(shù)據(jù)庫編輯】來實現(xiàn),詳見《如何在已有節(jié)點的位置處生成新的節(jié)點》。
最后,對與虛梁相連的四個節(jié)點指定剛體約束 Fixed;對相同位置處的四個節(jié)點指定鉸接約束 Pin。注意,萬萬不可一次性選擇四個節(jié)點并指定 Body 類型的節(jié)點約束!關于這一點,《排架柱的偏心模擬(二)》和《節(jié)點約束:Body vs Weld》中均有所提及,請大家務必謹慎操作。當需要指定節(jié)點約束的位置較多(如多跨的廠房結構、復雜的空間網(wǎng)架等等)時,推薦使用更加高效的 Weld 類型。
完成以上操作并運行分析,結構彎矩圖如下所示??梢钥吹?,柱頂 9kN·m 的彎矩值可以驗證排架柱偏心及屋架與柱頂鉸接的有效性,而立桿和下弦桿在交點處的非零彎矩值也可以驗證二者剛性連接的有效性。
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