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绘制索的几何形状:变形前 vs 变形后
创建者:吕良,编辑者:张志国,最近更新:2021/11/25 10:34:58

问题描述:

       在定义索的初始几何信息时,在【分段点坐标】选择中有两个选项“变形前几何形状”和“变形后几何形状”,这两个选项有对建模及索的最终状态有何影响?

解答:

       在绘制索单元时,索初始几何信息中的【分段点坐标】选项决定了建模时索的绘制位置。

       如果选择“变形前几何形状”绘制索,表格将显示在索起点和终点不变的条件下,无应力索长对应的索线形。计算时程序会给索指定非常小的自重荷载以计算索的线形,程序将依据该变形前的线形坐标绘制索。
       如果选择“变形后几何形状”绘制索,表格将显示在索起点和终点不变的条件下,依据无应力索长并考虑索的自重以及【索参数】一栏指定的“附加重量”和“附加均布荷载”计算出的索线形,程序将依据该变形后线形坐标绘制索。

       现在通过一个案例来说明该问题:绘制一根无应力长度为6000mm的索,单位长度的附加重量为100N/mm,为了便于读取索的变形,将分段数设置为16段,如下图所示。


       通过上图中选项1“变形前几何形状”建立模型-1,通过选项2“变形后几何形状”建立模型-2,模型视图如下:


       由上图中可以看到“模型-1”中索各个节点的标高(z轴高度)与轴线3000mm重合,索建模的位置为并未发生变形时的位置。而“模型-2”中,索与轴线3000mm分离,越靠近跨中两者的间距越大,此时索位置为考虑了索的自重后的线形,其坐标是按照“变形后几何形状”建立的。将该模型运行"DEAD"工况,分别查看结构的轴力图和位移如下所示:


       比较两个模型的轴力可以发现,虽然索单元建模的位置不同,但是索的边界条件、荷载条件、索的无应力长度均相同,因此在重力荷载工况下两者的轴力是完全相同的,均为7895.29N


       比较两个模型的位移可以发现两者的位移差异很大,“模型-1”跨中节点的竖向位移为-28.3183mm,而“模型-2”跨中节点的竖向位移为0。但是需要注意的是这两个模型建模的初始位置并不相同,对于“模型-1”跨中的最终坐标为3000-28.3183=2971.6817mm,而对于“模型-2”跨中的最终坐标为2971.6817149-0=2971.6817mm,两者最终位置完全相同。

       总结:绘制索时选项“变形前几何形状”和“变形后几何形状”会影响索的建模位置,但是并不会影响索结构的最终状态。

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