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刚度分析
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如何在有限元模型中输入转动刚度
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Connection designSteelKnowledge baseConnectionEN (Eurocode)

刚度分析

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在任何结构中,内力的分布取决于各构件的刚度。IDEA StatiCa 可帮助您确定节点的刚度,从而验证整体模型的设置。以下文章汇总了您需要了解的关于刚度分析的主要信息。

在 IDEA StatiCa Connection 中使用刚度分析,以确定节点是铰接、半刚性还是刚性。节点的分类遵循所选的国家标准。

刚度分析的结果将给出弯矩-转角图和包含若干数值的表格。根据曲线和所选标准,节点被分类为: 

  • 铰接
  • 刚性
  • 半刚性

需要设置以下参数以正确分析刚度

  • 构件的计算长度 
  • 合适的荷载 - N、My、Mz 或组合(施加的力必须大于 1 kN/1 kNm/kip/kip.ft)
  • 有支撑体系参数

My 和 Mz 的计算长度 [m] 定义为被分析构件的节点到节点距离,仅用于分类(不用于计算实际刚度值)。

有支撑体系(支撑框架)选项适用于按 EN 1993-1-8 欧洲规范的项目。

关于此类分析有多种参考资料。我们建议阅读理论背景的一般部分、博客文章为何要关注节点刚度,以及/或观看我们关于该主题的网络研讨会(见下文)。

要将刚度结果与整体有限元分析模型结合使用,请阅读节点刚度及其在整体分析中的应用文章,以及/或观看如何将转动刚度输入有限元分析模型视频。

在文章末尾,您可以找到若干分步教程。

刚度评估模型

为评估节点本身的转动刚度 kjoint 及相应转角 θ2,我们从总变形 θtot 中减去归属于构件变形的刚度部分 θ1。

构件转角 θ1 在所有构件均为理想刚性节点的模型上求得。总转角 θtot 在含实际加工操作的模型上求得。

刚度分析所得结果对应于 kjoint 和 θ2。

Sj,ini 为无穷大或极大值

若 Sj,ini 和 Sj,s 显示为无穷大刚度,这意味着刚度曲线极为陡峭,在图中实际上呈 90°,因此切线结果为无穷大。这始终表示节点为刚性,远离半刚性类别的边界,因此精确数值并不重要。换言之,该节点为绝对刚性。

理论背景

在我们的理论背景中阅读有关刚度分析的基本信息。上述设置在其一般部分中有详细描述。

理论背景中关于刚度分析及其结果的一般部分:

钢结构节点的刚度分析与变形能力

各支持国家标准的理论背景专项部分:

  • 按欧洲规范(EN)的节点分类
  • 按美国标准(AISC)的钢结构节点分类
  • 按加拿大标准(CISC)的钢结构节点分类
  • 按澳大利亚标准(AS)的节点分类
  • 按印度标准(IS)的刚度分类
  • 按香港规范(HKG)的刚度分类
  • 按中国标准(GB)的节点分类
  • 按俄罗斯标准(SP)的节点分类

关于节点刚度与验证的其他文章

您可以在以下文章中找到更详细的信息和一些验证研究。其中部分内容来自 Wald 教授及其团队撰写的"结构钢节点高级设计基准案例"一书。 

  • 节点刚度及其在整体分析中的应用
  • 刚度分析 - W 型截面与 HSS 弯矩节点(AISC)
  • 开口截面螺栓节点的弯曲刚度
  • 开口截面焊接节点的弯曲刚度
  • 为何要关注节点刚度(博客文章)

网络研讨会与视频

过去,我们举办了多场关于节点刚度主题的网络研讨会。此外,还有一些其他视频介绍了如何在软件中操作。您可以从实际工程项目中获取灵感,也可以获得正确设置计算模型的提示。

Connection Wednesdays - 刚度分类

在本次网络研讨会中,我们简要回顾了与刚度分类相关的规范要求。随后,我们尝试设计一个实际框架的节点,该框架最初按抗弯设计。我们采用半刚性配置,并将预测的行为应用于整体分析结构。在此过程中,我们探讨了常见问题并评估其对设计的影响。

Connection Wednesdays - 改变游戏规则的节点刚度分析

在本次网络研讨会中,您将看到一个有趣钢结构节点的建模、加载和规范校核的完整工作流程。 

Connection Wednesdays - Ružomberok 住宅节点

平台节点通常应为铰接,但如果实际情况并非如此简单,该怎么办?如何正确输入节点刚度分析?请参阅框架节点刚度分析以及刚度对有限元模型的影响。

如何将转动刚度输入有限元分析模型

节点刚度是半刚性节点整体结构设计中的重要且不可或缺的因素。问题在于,我在哪里可以计算节点的刚度,以及设计中应使用何种刚度? 

雅加达自行车馆节点的设计与规范校核

以下网络研讨会录像解释了刚度分析图的构建方式、相关设置以及您将获得的结果。

版本更新

以下功能是 IDEA StatiCa 发布说明的组成部分,可能与刚度分析相关。请通过链接阅读专项文章中的更多功能介绍。 

受螺栓和焊缝破坏限制的转动能力(刚度分析)(版本 21.0)

将弯矩-转角曲线导出为 CSV 和 DXF 格式 (版本 22.0)

教程

我们已创建分步教程,用于设置模型并运行分析。相关链接如下:

钢结构节点刚度分析(EN)

钢结构节点刚度分析(AISC)

加腋梁的转动刚度

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