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:
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。
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。
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
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)。
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。
编辑壳体
高度
设置整个壳体的均匀断面高度。
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