Cum se definește poziția corectă a încărcării (Forțe în)

Articulație reală vs. articulație teoretică

Pentru a ne asigura că modelul de calcul este consistent cu forma reală și comportamentul static al îmbinării, trebuie să luăm în considerare diagrama momentului încovoietor și poziția forței tăietoare în îmbinare. Vom folosi un exemplu simplu al unei grinzi orizontale conectate la un stâlp pentru a ilustra diferențele în modelarea îmbinărilor cu moment și a celor articulate.

Îmbinare cu moment

Aceasta este forma „reală" schematică a îmbinării cu moment (stânga) și modelul structural utilizat pentru analiză (dreapta).

În fila Efecte de încărcare din IDEA StatiCa Connection, definim forțele pe care fiecare element al îmbinării le exercită asupra nodului (de obicei centrul îmbinării, intersecția axelor elementelor). Tabelul din figura de mai sus prezintă, de asemenea, forțele pe care elementul orizontal B le exercită asupra stâlpului.  Diagramele forțelor interioare pe elementul orizontal sunt următoarele.

Momentele încovoietoare de-a lungul elementelor sunt simplificate ca liniare în IDEA StatiCa Connection. La începutul elementului conectat, se aplică momentul încovoietor specificat, iar momentul evoluează de la nod ca o funcție liniară a cărei pantă este definită de forța tăietoare specificată.

Urmăriți videoclipul care discută distribuția momentului încovoietor și alte informații importante.

Îmbinare articulată

În cazul unei îmbinări articulate, momentul încovoietor în îmbinare este zero. Diagramele momentului încovoietor și ale forței tăietoare în elementul orizontal conectat articulat sunt prezentate în figura următoare. Forța tăietoare V_z= -40 kN și momentul încovoietor zero M_y trebuie specificate pentru a induce forțele interioare corespunzătoare în aplicația Connection. În acest caz, spunem că poziția forței tăietoare (și, prin urmare, locul momentului încovoietor zero) se află în nod (centrul îmbinării).

Figura de mai sus corespunde situației teoretice, în care locul rostului se află direct în nod (centrul îmbinării). Acesta este modul în care îmbinarea articulată este modelată în mod obișnuit într-un model de analiză globală. Cu toate acestea, într-o structură reală, punctul de rotație (articulația) este deplasat față de centrul rostului (nodul). Luați în considerare, de exemplu, o îmbinare grindă-stâlp cu placă de inimă verticală, unde articulația poate fi considerată a fi în centrul de greutate al grupului de șuruburi.

După cum se poate observa din figura următoare, dacă poziția reală a articulației nu este luată în considerare în model, apare un moment încovoietor nenul la locul articulației reale (stânga în figură). Aceasta este o eroare evidentă. Modalitatea de a evita acest lucru este de a ajusta poziția forței tăietoare (și, prin urmare, locul momentului încovoietor zero) în elementul atașat (dreapta).

Definirea poziției forțelor

În aplicație, poziția forței tăietoare poate fi definită în secțiunea Model a elementului respectiv. Diferența dintre aceste două cazuri este prezentată aici: 

Stânga: Forțe în Nod   Dreapta: Forțe în Șuruburi

În situația din stânga, există un moment încovoietor la punctul articulației care determină rotirea elementului în sus. Acest moment (provenit din forța tăietoare care crește liniar de la punctul nodului) induce comportamentul incorect al elementului orizontal. 

Putem corecta cu ușurință configurația prin mutarea forței tăietoare astfel încât să acționeze la poziția articulației. În acest caz (imaginea din dreapta), grinda orizontală se deformează conform așteptărilor.

A treia opțiune este Forțe în Poziție. Pentru unele operații, în special la crearea unei îmbinări ca ansamblu de operații mai elementare (de ex. placă de rigidizare, tăiere, grilă de șuruburi), funcția Forțe în Șuruburi nu are niciun efect și nu există nicio deplasare a momentului încovoietor zero spre articulația presupusă.

Prin urmare, trebuie aleasă metoda Forțe în Poziție și trebuie introdusă distanța X corespunzătoare.

Începând cu versiunea 23.1, am adăugat o opțiune pentru a defini forța tăietoare la o poziție la fața elementului. Citiți articolul corespunzător pentru a afla despre Introducerea și vizualizarea poziției forței tăietoare.

Îmbinările articulate sunt adesea numite îmbinări la forfecare. Trebuie subliniat că poziția forței tăietoare poate varia de la un tip de îmbinare la forfecare la altul și nu se poate presupune în mod universal că momentul încovoietor zero se află la centrul de greutate al grupului de șuruburi. Articolul Când îmbinarea la forfecare transmite momentul încovoietor discută în detaliu diferențele dintre tipurile individuale de îmbinări la forfecare.

Înregistrare webinar

Consultați înregistrările webinarelor noastre anterioare în care este discutată poziția forței tăietoare. 

Poziția forțelor interioare nodale obținute dintr-un model structural poate fi deplasată față de origine prin excentricități. Acest efect subestimează forțele interioare care acționează la nivelul îmbinării. Să vedem cum se poate modifica poziția forțelor interioare direct în operație și cum se pot evita rezultatele incorecte.

Descărcări atașate

• How to define correct load position (Forces in) (1).ideaCon (IDEACON, 38 kB)