Назначение жесткостных характеристик пластинчатым элементам

Для назначения жесткостных характеристик элементам оболочки, плиты и балки-стенки используется диалоговое окно Жесткости пластин.

Порядок действий при назначении жесткостных характеристик пластинчатым элементам при выполнении линейного расчета, следующий:

a) изотропный материал:

активировать операцию Жесткости пластин;
выбрать материал из списка или установить в списке материалов признак «Другие» и ввести характеристики материала в соответствующие строки группы материал (в этом случае кнопка позволяет активировать диалоговое окно, в котором можно выбрать характеристики каменной кладки и получить механические свойства на основании выбранных норм проектирования каменных конструкций) ;
назначить толщину пластины;
указать с помощью маркера свойство материала — Изотропия;
выбрать задачу теории упругости, по которой выполняется расчет — Плосконапряженное состояние (эта теория принята по умолчанию) или Плоская деформация;
выйти из диалогового окна, нажав кнопку ОК;
перейти к назначению заданного типа жесткости элементам схемы;

b) ортотропный материал:

активировать операцию Жесткости пластин;
указать с помощью маркера свойство материала — Ортотропия (в диалоговом окне станет доступной одноименная страница);
назначить толщину пластины;
выбрать режим работы конструкции — Плосконапряженное состояние (эта теория принята по умолчанию) или Плоская деформация;
на странице Ортотропия задать значения модулей упругости, коэффициентов Пуассона и коэффициентов линейного расширения по направлениям X₁ и Y₁, а также значение модуля сдвига (заданные значения должны удовлетворять условиям симметрии);
выйти из диалогового окна, нажав кнопку ОК;
перейти к назначению заданного типа жесткости элементам схемы.

c) конструктивная ортотропия (Пластинчатые аналоги конструктивно ортотропных ребристых оболочек и систем перекрестных балок)

Оболочки, усиленные часто поставленными ребрами, а также решетки, составленные из жестко соединенных между собой перекрестных балок, можно смоделировать ортотропной пластиной. Предполагается, что материал моделируемой конструкции характеризуется модулем упругости Е и коэффициентом Пуассона μ, подкрепляющие ребра ортогональны друг другу. Следует отметить, что ошибки такого моделирования возрастают по мере увеличения расстояния между ребрами.

При построении континуальной модели регулярную систему часто расположенных ребер заменяют условным сплошным слоем, обладающим приведенными жесткостными характеристиками.

Ниже рассматриваются конструктивные решения, реализованных в программе типов конструктивной ортотропии. При выполнении расчетов они представляются эквивалентными по жесткости плоскими плитами, располагаемыми на уровне центра тяжести исходного сечения.

Подготовка исходных данных

После активации операции Назначение жесткости пластин открывается соответствующее диалоговое окно, в котором следует выполнить следующие действия:

активировать маркер Конструктивная ортотропия;
из одноименного списка выбрать материал или задать характеристики материала в случае выбора опции Другие;
перейти на страницу Конструктивная ортотропия, где из выпадающего списка выбрать необходимый вариант ортотропной пластины;
в таблицу внести параметры пластины и ребер;
выйти из окна, нажатием кнопки ОК, выбрать на схеме элементы и нажать кнопку ОК инструментальной панели Назначения.

Односторонние, однонаправленные ребра

Ribby1S1D

Ребра направлены вдоль местной оси ортотропии x₁. При задании исходных данных действуют следующие ограничения:

а ≥ 3*a₁;

h_a > h .

Рис. 1 Однонаправленные ребра

Односторонние, двунаправленные ребра

Ribby1S2D

Рис. 2. Двунаправленные ребра

Ребра с шагом a направлены вдоль местной оси ортотропии x₁. (рис. 2). При задании исходных данных действуют следующие ограничения:

а ≥ 3*a₁;

b ≥ 3*b₁;

h_a > h;

h_b > h.

Балочная клетка

BeamCage

Рис. 3. Балочная клетка

Ребра с шагом a направлены вдоль местной оси ортотропии x₁. (рис. 3). При задании исходных данных действуют следующие ограничения:

а ≥ 3*a₁;

b ≥ 3*b₁;

Трапецеидальная плита (модель профнастила)

CorrugBoardOverlap

Рис. 4

Ребра направлены вдоль местной оси ортотропии x₁. (Рис. 4). При задании исходных данных действуют следующие ограничения:

а ≥ 3*a₁;

b ≥ 3*b₁;

Для корректировки характеристик ранее заданного типа жесткости следует:

активировать операцию Жесткости пластин;
в таблице Тип жесткости выбрать строку с номером корректируемого типа жесткости;
откорректировать заданные ранее характеристики;
нажать одну из кнопок замены — Заменить и выйти или Заменить и продолжить. В первом случае после замены характеристик диалоговое окно будет закрыто, а во втором — можно продолжить корректировку других типов жесткости.

После выполнения описанных выше действий номер типа жесткости не меняется.

Если после корректировки параметров воспользоваться кнопкой ОК, то будет сформирован новый тип жесткости, а характеристики ранее заданного типа останутся неизменными.

Редуцирование жесткостей

Кнопка Коэффициенты редуцирования позволяет вызвать диалог, в котором можно задать коэффициенты редуцирования для изгибных и мембранных жесткостей и тем самым учесть эффекты, связанные со снижением жесткости в результате образования трещин (см. например, п. A.8.6 СП СП 5.03.01-2020).