5.12. Внецентренное соединение стержневых элементов модели конструкции

В АРМ Structure3D соединение стержневых элементов в узел друг с другом, а также с пластинчатыми элементами, по умолчанию происходит по линии, проходящей через центр масс (центр тяжести) поперечных сечений, присвоенных этим элементам. Большей частью подобная постановка задачи вполне оправдана, поскольку стержни считаются тонкими, и особых проблем при этом не возникает.

Однако довольно часто требуется соединить элементы конструкции произвольным образом, т. е. осуществить так называемое внецентрешюе соединение. АРМ Struclure3D позволяет это сделать.

Пусть, например, требуется присоединить пластину к «полке» швеллера, а не к центру тяжести. В АРМ Structure3D предусмотрена возможность сместить поперечное сечения стержня (швеллера) относительно линии, связывающей два узла.

Рассмотрим случай внецентренного соединения элементов подробнее.

5.12.1. Стандартные точки сечения, к которым может осуществляться привязка при внецентренном соединении

Пусть стержень, который будет присоединяться к соседнему элементу внецентренно, имеет несимметричное поперечное сечение, например, в виде неравнополочного уголка, изображенного на рис. 5.34. На этом рисунке используются следующие обозначения:

Ц -- центр сечения, т. е. точка пересечения диагоналей прямоугольника, в который заключено сечение (этот прямоугольник образует границы сечения);

Цм — центр масс сечения (центр тяжести);

Цмл, Цмп -- проекции центра масс на левую и правую границы сечения соответственно;

Цмв, Цмн — проекции центра масс на верхнюю и нижнюю границы сечения соответственно;

Цл, Цп, Us, Цн — проекции центра сечения на его границы (левую, правую, верхнюю и нижнюю);

Лв, Пв, Лн, Пн -- точки сечения, определяющие его границы, соответственно слева вверху, справа вверху, слева внизу и справа внизу.

Рис. 5.34. Стандартные точки привязки сечения

Эти четырнадцать точек сечения и являются теми стандартными точками, к которым может быть осуществлена привязка сечения.

5.12.2. Описание процесса внецентренного соединения стержней

Прежде чем приступать к осуществлению внецентренного соединения стер­жневых элементов, необходимо создать стержневую модель и присвоить сече­ния тем стержням, которые будут соединяться внецентренно. Желательно также предварительно произвести их поворот, если это необходимо.

Точка привязки сечения задается в локальной системе координат стержня. Напомним, что ось X локальной системы координат (ось стержня) проходит через узлы 0 и I, которые соединяет этот стержень. Первоначальная точка при­вязки — это центр тяжести сечения. При изменении точки привязки стержня положение оси X локальной системы координат остается неизменным, но к

Рис. 5.35. Исходное положение стержня Рис. 5.36. Смещенное положение

перед заданием точки привязки стержня

тачьной панели «Фильтры вида». Строго говоря, можно установить выбранную точку привязки выделенного стержня и в режиме отрисовки стержней в виде «проволочной модели», но в этом случае у пользователя отсутствует возможность анализировать смещение стержня в зависимости от выбора точки привязки, поскольку «проволочный» стержень смещаться никуда не будет.

Затем в меню «Свойства» выбираем пункт «Точка привязки сечения...», и по­является окно «Привязка сечения стержня» (рис. 5.35). На этом рисунке пока­зано, что первоначально стержень имеет соединение с другими узлами в точ­ке «Центр масс».

Из выпадающего списка «Точка привязки» диалога привязки сечения стер­жня можно выбрать одну из стандартных точек привязки. Можно также за­дать произвольное положение этой точки, для чего в выпадающем списке «Точ­ка привязки» нужно остановиться на опции «Задан пользователем» и в ставших активными полях ввода «Смещение» ввести координаты точки привязки вруч­ную, задав смещение по трем координатным осям локальной системы коор­динат стержня.

Одновременно с выбором точки привязки стержень будет смещаться в за­данном направлении. На рис. 5.36 показано расположение стержня в выбран­ной точке привязки.

СОВЕТ ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ!

Обратите внимание, что координате X соответствует смещение стержня вдоль своей оси!

При последующем открытии диалога привязки сечения стержня в неактив­ных полях ввода «Смещение» будут показываться координаты смещения дан­ного стержни относительно центра масс, как это видно на рис. 5.36.

Замечание 1. Внецентренное соединение стержней имеет некоторую особенность. Дело в том, что поскольку узел соединяемого внецентренно стержня не смещается, то нагрузка, приложенная к узлам смещенного стержня, остается на месте. Но смещение поперечного сечения относительно узла вызывает появление дополнительного плеча силы, а, следовательно, и дополнительного момента. Естественно, расчет невязок сил и момен­тов при определении реакций в опорах (см. п. 3.3, рис. 3.16) становится некорректным, поэтому в такой модели невязки не рассчитываются, и окна значений последних становят­ся неактивными.

Замечание 2. Как было сказано в п. 3.3, по ненулевой величине невязок сил и моментов можно судить о корректности построенной модели. Дополнительное введение стержней с внецентренным соединением лишает пользователя возможности получать ин­формацию о корректности модели. Поэтому при наличии каких-либо сомнений желатель­но еще до изменения точек привязки сечения провести расчет с целью определения воз­можной некорректности, найти и устранить причину се появления, а уже после этого из­менять точки привязки сечений.