# 3.1.10: 编辑元素 (Modify Element)

**“ModifyElement（编辑元素）”**是一个可用于壳体、梁和桁架等元素的多元运算器。用户可以通过运算器底部的下拉列表来选择元素类型。

默认情况下，Karamba3D假定梁的断面是直径为114毫米、壁厚为4毫米的钢管。利用带有**“ElementType（元素类型）”**的**“ModifyElement（编辑元素）”**运算器设置**“Beam（梁）”**，则可根据用户的选择来设置梁的属性。图3.1.10.1显示了如何完成此操作。**“Modify Element（编辑元素）”**运算器的使用方法有两种：

1. 将其放置在**“Assemble（模型构建）”**运算器前面，并使元素对象通过该运算器（如图3.1.10.1中对梁的编辑）。默认情况下，索引输入**“ModifyElement（编辑元素）”**运算器的元素皆保持不变。若干个**“ModifyBeam（编辑梁）”**运算器可以连续作用于同一梁构件。
2. 创建一个独立的元素代理，使其可以被输入到**“Assemble（模型构建 ）”**运算器的**“Elem（元素）”**输入端中。输入端口的**“ShellId（壳体标识符）”**或是**“BeamId（梁标识符）”**允许用户选择所要编辑的元素。使用正则表达式指定元素组。

![图3.1.10：编辑默认元素属性](https://2244769574-files.gitbook.io/~/files/v0/b/gitbook-legacy-files/o/assets%2F-M9XteyGDAU3Odla53cC%2Fsync%2Fcc8b9b8c48b3f0d2b1c022338671703a82417a9d.png?generation=1591871197131799\&alt=media)

## 梁的编辑

可更改这些元素的属性：

### 梁的激活状态

当**“Active（激活）”**输入端设置为false时，与其相对应的梁将被从进一步的运算中排除，直到**“Active（激活）”**被重置为true。关于设置梁激活状态的另一种方法，请参见第[3.1.5](https://manual-1-3.karamba3d.com/chinese_1_3_3/3-in-depth-component-reference/3.1-model/3.1.5-activate-element)节。

### 弯曲刚度

梁对法向力和弯矩的抵抗。将**“ModifyElement（编辑元素）”**运算器中的**“Bending（弯曲）”**输入端设置为**“False”**会禁用弯曲刚度，并将相应的梁变成桁架。用户采取该步骤的原因如下：

* 梁与梁之间的连接可以精准地传递挠曲力和法向力，但这种连接通常比梁之间仅承受法向力的连接要更为昂贵。连接处的设计在很大程度上取决于所用材料的类型：与钢材相比，木材更难实现刚性弯曲连接。然而，刚性连接可以增加结构的强度并减小其挠曲性。因此，一般而言，在结构设计中使用桁架比使用梁更为保险。
* 对于较为细长的梁，即长度较长且直径较小的梁而言，与轴向刚度相比，弯曲刚度对其影响可忽略不计。试想一下，一根金属丝容易被折弯，但却很难因为被拉伸而断裂。
* 如忽略弯曲刚度，仅与桁架连接的每个节点的计算时间均可减少一半以上。
* Karamba3D基于初始未变形的几何体进行挠度计算。某些结构，诸如绳索类具有形态活性。即这意味着当两点间由绳索进行连接时，其变形的几何形体及绳索中的轴向力将相互平衡。在Karamba3D一阶理论（Th.I.）计算中并未考虑上述影响。在这种情况下，只有绳索的弯曲刚度（相当小）才能防止其无限变形。规避这种情况的方法之一是在进行一阶分析时，使用桁架代替梁元素；第二种可能则是将绳索的重量减小到零（详见下文）；第三种可能性是从轻微变形的绳索几何形体开始，以微小步骤逐渐施加外部荷载，其中，每个步骤的初始几何形状均来自于前一步骤形变的几何形状（请参阅第[3.5.4](https://manual-1-3.karamba3d.com/chinese_1_3_3/3-in-depth-component-reference/3.5-algorithms/3.5.4-analyze-large-deformation)节）。

桁架仅承受轴向力。因此，它们不会阻止与其连接的节点旋转。在只有桁架连接节点的情况下，Karamba3D会自动删除其旋转自由度。否则，在计算过程中会导致节点的自由旋转，而这在静态计算中会成为一个问题。当一个启用弯曲的梁连接到节点时，该节点就会具有旋转自由度。当**“Analysis（分析）”**运算器变为红色并报告运动系统时，请注意这一点。仅传递轴向力意味着桁架将节点的可移动性控制在一个方向上。未连接到支撑件的节点则具有三个平移自由度。因此，必须有三个不在同一平面中的桁架构件才能将节点固定在空间中。

### 断面的高度和厚度

**“Height（高度）”**（在圆管的情况下等于外径 D）和断面的壁厚会影响梁的轴向和弯曲刚度。Karamba3D中这两个输入值均应以厘米为单位。断面面积在直径和厚度上都是线性的，而惯性矩则随着厚度线性增长且取决于 $$D^3$$（例如，全矩形断面）和取决于$$D^2$$，（例如，工字梁和箱式断面）。因此，在弯曲刚度不足的情况下，增加梁的高度（或直径）比增加梁的壁厚要有效。

### 梁轴的局部和整体偏心率

输入端口**“EcceLoc”**和**“EcceGlo”**可用于设置梁轴相对于其端点之间的连接线的偏心率。两者分别需要一个三维向量。**“EcceLoc”**是指局部偏心率，**“EcceGlo”**是指整体坐标系。梁的偏心率也可以通过**“Eccentricity on Beam（梁的偏心率）”**运算器来定义（请参见第[3.3.7](https://manual-1-3.karamba3d.com/chinese_1_3_3/3-in-depth-component-reference/3.3-cross-section/3.3.7-eccentricity-on-beam-eccentricity-on-cross-section)节）。

### 梁的朝向

可用于定义梁的方向。与 orientate-beam-component（梁的朝向运算器）的工作原理类似（请参阅[3.1.14](https://manual-1-3.karamba3d.com/chinese_1_3_3/3-in-depth-component-reference/3.1-model/3.1.14-orientate-element)）。

### 用于断面优化的屈曲特性

可以关闭屈曲以优化断面。该运算器允许用户模拟预张拉的较细元素，而无需真正对其进行预张拉。必要的预张拉大致是满荷载情况下最大轴向压缩法向力的负值。

### 梁的局部方向屈曲长度

为了对断面进行优化，有必要知道梁的屈曲长度。Karamba3D使用第[3.5.8](https://manual-1-3.karamba3d.com/chinese_1_3_3/3-in-depth-component-reference/3.5-algorithms/3.5.8-optimize-cross-section)节中描述的算法对其进行模拟。对于系统屈曲的情况而言，这种模拟算不上十分精确。输入端**“BklLenY”**、**“BklLenZ”**和**“BklLenLT”**可以分别为梁的局部Y轴、Z轴以及横向扭转屈曲指定梁的屈曲长度。指定后，这些值会覆盖Karamba3D屈曲长度计算中的值。**“lg”**值用于设置横向荷载距断面剪切中心的距离，其默认值为零。正值表示荷载指向剪切中心，因此对于横向扭转屈曲起到失稳作用。根据欧盟规范3，属性**“lg”**影响梁在横向扭转屈曲方面的利用率。

### 二阶理论法向力$$N^{II}$$

在二阶理论（Th.II）计算中，轴向法向力会影响梁的刚度。如将其压低，在受到张力的情况下，梁会增加其弯曲刚度。试想，吉他弦在张力增加的情况下会以更高的频率振动（即更硬）。在Karamba3D中，影响刚度（$$N^{II}$$）的法向力与实际上在断面（$$N$$）中引起应力的法向力无关。通过选择（$$N^{II}$$）作为每个梁的最大压力（$$N$$），可以确保二阶理论的结果更为精准。

## 编辑壳体

### 高度

设置整个壳体的均匀断面高度。

### 二阶理论法向力$$N^{II}$$

同梁相类似，壳体的$$N^{II}$$指定了在进行二阶理论计算时会影响刚度的平面法向力。这是单位长度的力，假设在所有方向上力的大小相同。