Karamba3D v1.3.3
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  • 欢迎来到Karamba3D
  • 1: 绪论
    • 1.1: 安装
    • 1.2: 使用授权许可
      • 1.2.1: 独立使用授权许可
      • 1.2.2: 网络使用授权许可
      • 1.2.3: 临时使用授权许可
      • 1.2.4: 云端使用授权许可
  • 2: 入门
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      • 2.1: Karamba3D实体
      • 2.2: 建立结构分析
        • 2.2.1: 定义模型元素
        • 2.2.2: 模型显示
        • 2.2.3: 添加支撑件
        • 2.2.4: 定义荷载
        • 2.2.5: 算法选择
        • 2.2.6: 提供断面 – 或使用默认值
        • 2.2.7: 定义材料
        • 2.2.8: 检索结果
      • 2.3: 物理单位
      • 2.4: 运算器速览
  • 3: 运算器详解
    • 3.1: 模型 (Model)
      • 3.1.1: 模型构建 (Assemble)
      • 3.1.2: 分解模型 (Disassemble Model)
      • 3.1.3: 编辑模型 (Modify Model)
      • 3.1.4: 连接构件 (Connected Parts)
      • 3.1.5: 激活元素 (Activate Element)
      • 3.1.6: 由线到梁 Line To Beam
      • 3.1.7: 与梁的连接 (Connectivity to Beam)
      • 3.1.8: 由索引到梁 (Index to Beam)
      • 3.1.9: 由网格面到壳体 (Mesh to Shell)
      • 3.1.10: 编辑元素 (Modify Element)
      • 3.1.11: 点-质量 (Point-Mass)
      • 3.1.12: 分解元素 (Disassemble Element)
      • 3.1.13: 创建梁的集合 (Make Beam-Set) 🔷
      • 3.1.14: 定位元素 (Orientate Element)
      • 3.1.15: 选择梁 (Select Element)
      • 3.1.16: 支撑件 (Support)
    • 3.2: 荷载 (Load)
      • 3.2.1: 荷载 (Loads)
      • 3.2.2: 分解网格荷载 (Disassemble Mesh Load)
      • 3.2.3: 规定位移 (Prescribed displacements)
    • 3.3: 断面 (Cross Section)
      • 3.3.1: 梁的断面 (Beam Cross Sections)
      • 3.3.2: 壳体断面 (Shell Cross Sections)
      • 3.3.3: 弹性元件断面 (Spring Cross Sections)
      • 3.3.4: 分解断面 (Disassemble Cross Section) 🔷
      • 3.3.5: 梁-连接件 (Beam-Joint Agent) 🔷
      • 3.3.6: 梁-铰链 (Beam-Joints) 🔷
      • 3.3.7: 梁上偏心率、断面偏心率 (Eccentricity on Beam and Cross Section) 🔷
      • 3.3.8: 编辑断面 (Modify Cross Section) 🔷
      • 3.3.9: 断面范围选择器 (Cross Section Range Selector)
      • 3.3.10: 断面选择器 (Cross Section Selector)
      • 3.3.11: 断面匹配器 (Cross Section Matcher)
      • 3.3.12: 生成断面信息表格 (Generate Cross Section Table)
      • 3.3.13: 从文件中读取断面信息表格(Read Cross Section Table from File)
    • 3.4: 材料 (Material)
      • 3.4.1: 材料属性 (Material Properties)
      • 3.4.2: 选择材料 (Material Selection)
      • 3.4.3: 从文件中读取材料列表 (Read Material Table from File)
      • 3.4.4: 分解材料 (Disassemble Material) 🔷
    • 3.5: 算法 (Algorithms)
      • 3.5.1: 分析 (Analyze)
      • 3.5.2: 分析原理II (AnalyzeThII) 🔷
      • 3.5.3: 分析非线性WIP (Analyze Nonlinear WIP)
      • 3.5.4: 大变形分析 (Large Deformation Analysis)
      • 3.5.5: 屈曲模式 (Buckling Modes) 🔷
      • 3.5.6: 本征模 (Eigen Modes)
      • 3.5.7: 自然振动 (Natural Vibrations)
      • 3.5.8: 优化横截面 (Optimize Cross Section) 🔷
      • 3.5.9: 梁的双向渐进结构优化 (BESO for Beams)
      • 3.5.10: 壳体的双向渐进结构优化 (BESO for Shells)
      • 3.5.11: 优化补强加固 (Optimize Reinforcement) 🔷
      • 3.5.12: 张力/压力消除器 (Tension/Compression Eliminator) 🔷
    • 3.6: 结果
      • 3.6.1: 模型视图 (ModelView)
      • 3.6.2: 变形能量 (Deformation-Energy)
      • 3.6.3: 节点位移 (Nodal Displacements)
      • 3.6.4: 主应变近似值 (Principal Strains Approximation)
      • 3.6.5: 反作用力 (Reaction Forces) 🔷
      • 3.6.6: 元件利用率 (Utilization of Elements) 🔷
      • 3.6.7: 梁视图 (BeamView)
      • 3.6.8: 梁的位移 (Beam Displacements) 🔷
      • 3.6.9: 梁的作用力 (Beam Forces)
      • 3.6.10: 合成截面力 (Resultant Section Forces)
      • 3.6.11: 壳体视图 (ShellView)
      • 3.6.12: 壳体上的线结果 (Line Results on Shells)
      • 3.6.13: 壳体上的结果向量 (Result Vectors on Shells)
      • 3.6.14: 壳体作用力 (Shell Forces)
    • 3.7: 输出 (Export) 🔷
      • 3.7.1: 输出模型至DStV (Export Model to DStV) 🔷
    • 3.8 实用程序 (Utilities)
      • 3.8.1: 网格边界表示 (Mesh Breps)
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      • 3.8.3: 多维最近点 (Closest Points Multi-dimensional)
      • 3.8.4: 剔除曲线 (Cull Curves)
      • 3.8.5: 碰撞检测 (Detect Collisions)
      • 3.8.6: 从线中获取单元格 (Get Cells from Lines)
      • 3.8.7: 线-线相交 (Line-Line Intersection)
      • 3.8.8: 主要状态转型 (Principal States Transformation) 🔷
      • 3.8.9: 重复线删除 (Remove Duplicate Lines)
      • 3.8.10: 重复点删除 (Remove Duplicate Points)
      • 3.8.11: 简化模型 (Simplify Model)
      • 3.8.12: 元素毡化 (Element Felting) 🔷
      • 3.8.13: 映射器 (Mapper) 🔷
      • 3.8.14: 插值形状 (Interpolate Shape) 🔷
      • 3.8.15: 借助缝合连接梁 (Connecting Beams with Stitches) 🔷
      • 3.8.16: 用户等参线和流线 (User Iso-Lines and Stream-Lines)
  • 疑难解答
    • 4.1: 其他问题
      • 4.1.1: 安装问题
      • 4.1.2: 购买程序
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      • 4.1.4: 运行错误
      • 4.1.5: 定义与运算器
      • 4.1.6: 默认程序设置
    • 4.2: 技术支持
  • 附件
    • A.1: 发行说明
    • A.2: 背景资料
      • A.2.1: 材料的基本性能
      • A.2.2: 有关荷载的附加信息
      • A.2.3: 设计静态可行性结构的技巧
      • A.2.4: 减少运算时间的技巧
      • A.2.5: 自然振动、本征模和屈曲
      • A.2.6: 用于断面优化的方法
    • A.3: 参考书目
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  1. 3: 运算器详解
  2. 3.5: 算法 (Algorithms)

3.5.4: 大变形分析 (Large Deformation Analysis)

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在数字建模技术问世之前,海因茨·伊瑟尔(Heinz Isler)、安东尼·高迪(Antoni Gaudi),或塞尔吉奥·穆斯梅奇(Sergio Musmeci)等建筑师或工程师都曾借助物理模型来辅助生成弯曲的几何形体。一种流行的方法是使用借助悬挂在支架上的网状物或弹性膜的形状。

在Karamba3D中,可以借助“Analyze Large Deformation(分析大变形)”运算器来模拟悬挂模型的特性。图3.5.4.1显示了在均匀分布的点荷载下从初始平面网格中导出的几何形体。“Analyze Large Deformation(分析大变形)”运算器背后的算法仅通过增量方法处理几何非线性:所有外部荷载均分步施加。在每个步骤之后,模型的几何形状都将更新为变形状态。当步骤越多以及越小的时候,几何非线性的近似值越好。不过,这种纯粹的增量方法也会不可避免地导致偏离精确解答的情况。对于几何体找形而言,大多数情况下,这种错误可以忽略不计。因为采用了增量迭代法,“Analyze Nonlinear WIP(分析非线性WIP)”运算器下的这种方法(请参阅第节)不会因为缺乏准确性而出现问题。不过,它们通常需要更多的计算工作才能达到与“Analyze Large Deformation(分析大变形)”运算器背后算法相似的形状。

图3.5.4.2显示了在均匀分布点荷载作用下的简支梁。由于较细长,其轴向刚度远远超过了其弯曲刚度。因此,其变形的形状与自重下的绳索相似。

“LaDeform”运算器具有四个输入端口:

"Model(型号)"

需要进行变形的结构。“LaDeform”使用工况0来计算变形形状。

"Inc"

施加荷载的增量数

"MaxDisp(最大位移)"

以米为单位的最大位移。当提供一个数值时,每个步骤中的增量偏转将缩放为MaxDisp/Inc。这将确保Karamba3D可以在增量过程开始时处理变形过大的问题。假设最初是一条直的绳子:由于其弯曲刚度可忽略,因此在第一步加载中往往会发生巨大的变形。

如果未在“MaxDisp(最大位移)”中提供任何数值,则外部荷载将在每一步中成比例增加。除上述情况外,这还会产生在给定荷载下结构的近似真实挠度。

在图3.5.4.2中,相对于全局坐标系定义的点荷载:在点荷载运算器的“Local?(本地?)” 输入端口设置为“False”。图3.5.4.3显示了如将该属性更改为“True”会发生什么:点荷载与它们所作用的点共同旋转。这导致了气动形状。对于本地定义的线荷载,也会发生同样的情况。

“LaDeform”运算器的两个输出端口可以提供变形模型,并在计算中达到最大变形。

每个元素的局部坐标系均会随着其位置而更新。在默认情况下,元素局部坐标系的Y轴与全局坐标系的X-Y平面平行。不过,如果元素到达垂直位置,则其默认坐标系将反转,亦即其局部坐标系Y轴与全局坐标系Y轴平行。当使用随本地坐标系反转的线荷载时,可能会导致不良结果,可以通过“OrientateBeam(定向梁)”运算器定义局部轴来避免这种情况。

变形的模型不包含有关内力或应力的信息。其原因在于,由于采用纯增量方法,这些属性将完全有失准确性。

3.5.3
图3.5.4.1:使用“LaDeform”运算器进行大变形分析得到的结构。
图3.5.4.2:由位移时不会改变方向的点荷载产生的悬链线
图3.5.4.3:随施力的点一起旋转的点荷载产生的气动形式。