问题描述:
在PLAXIS 3D中,有时候需要使用实体单元模拟结构构件(材料使用混凝土),如桩、梁、柱等,但是实体单元只计算应力结果,无法直接读取其结构内力。如何方便快捷的获取这些实体单元结构构件的结构内力?
软件版本:
PLAXIS
3D AE
解答:
从PLAXIS 3D AE版本开始,针对三维实体单元结构构件的结构内力输出,增加了实体结构内力输出工具,可以简单快捷的直接输出该类模型的结构内力。其基本方法是对实体单元结构构件的截面应力进行积分,得到截面内力结果(弯矩、剪力、轴力)。
需要注意的是,此处的截面应力积分指垂直于结构构件纵向轴线的“正截面”。另外,该工具主要针对截面形状规则、纵向轴线为直线的结构构件,如柱形构件、锥形构件。
在需要输出实体单元结构内力时,在软件输出程序中选择工具菜单>>实体结构内力选项,如图1,也可以从顶部工具栏中选择实体结构内力按钮,此时弹出实体结构内力输出窗口,在该窗口的左侧工具栏出现定义中心线和导入中心线两个按钮,如图2所示。
图1 结构内力输出工具
图2 中性线输入按钮
1. 定义中心线
一般的,定义中心线(即结构构件的纵向轴线)方法可以为任意规则截面形状(如矩形,圆形等)的结构构件定义其纵向轴向并输出结构内力。在点击该按钮之前,首先隐藏除所关注结构构件之外的其余实体单元(如土体),这样可以确定“真正”的应力积分面积。点击该按钮之后,弹出中心线定义窗口,如图3,此时可以在窗口中输入结构构件中心线的两个端点坐标,也可以在图形区直接点击选择端点。
图3 中心线定义窗口
定义完成结构构件的中心线之后,程序会自动弹出局部坐标轴定义窗口,如图4,代表该结构构件的局部坐标轴方向,一般采用默认值即可。此时就可以看到通过截面应力积分求解的结构构件内力图,见图5。通过程序内力菜单可以选择需要显示的结构内力类型,如轴力,弯矩,剪力。
图4 局部坐标轴定义
图5 实体单元结构构件的内力输出结果
2. 导入中心线
此外,对于圆柱体结构构件,程序提供了更为快速便捷的方法来输出其结构内力,即导入中心线方法。点击导入中心线按钮(注意,此时不需要首先隐藏其余实体单元),弹出选择中心线导入窗口,如图6,程序已经默认选择了模型中所有圆柱体对象。当然,此时可以根据需要选择其中一个或多个圆柱体来输出其结构内力。
图6 选择中心线导入窗口
确认需要输出结构内力的圆柱体结构构件对象之后,将显示相应的结构内力结果,如图7所示。需要注意的是,该方法(中心线导入)仅对整个圆柱体有效,无法输出半圆柱体(如对称模型中)的结构内力。
图7 圆柱体结构构件的结构内力输出结果
通过以上方法的介绍,可以看出,该工具和方法是将沿结构构件纵向轴线的各个截面应力进行积分,从而获得沿结构纵轴的内力分布结果。因此,该方法更适合于梁、柱、桩等杆类构件的内力输出,诸如大面积的墙、板等结构构件的内力输出,并不适合使用该方法。