Q1-1. |
请教关于微小位移和大位移的考虑方法。 |
A1-1. |
微小位移是变形前状态下力平衡的立解。另一方面,大位移中为了在变形后的状态下进行力平衡的立解,成为需要进行收敛计算的非线性问题,这个与材料非线性相区別,称之为几何学非线性。
帮助的「前言|程序的概要|关于UC-win/FRAME(3D),(2)~功能概要~」
中包含「材料非线性和几何学的非线性」的说明,也请浏览。
关于本程序的几何学非线性,
・帮助的「参考资料及模型例子|资料|资料01 各要素模型和刚性方程式(FRAME3D_Ref-01.pdf)」
此外还有
・本公司原技术顾问后藤先生的解说网站 http://www.forum8.co.jp/forum8/ronbun1.htm
中刊载了参考文献,敬请利用。 |
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Q1-2. |
请教关于纤维要素模型。 |
A1-2. |
所谓的纤维要素会被认为是特別的东西,用一个不太确切的大致说法,可以说成「逐次M-φ算定型要素」。这样称呼,听起来像是通常的M-φ要素的扩展版,也许对实际业务工作者容易理解。但是,由于这样称呼无法表现由弯曲刚性的低下等所导致的轴刚性低下,不太确切,并且在文章中没有见过类似的称呼。
纤维要素中对断面进行网格分割。被分割的1个单元格中考虑为1个应力变形关系。其单元格是混凝土的话便保有混凝土的应力应变关系,是钢筋的话便保有钢筋的应力应变关系。
而且,部材所承受的荷载规模变大,拉伸侧单元格的钢筋发生屈服,压缩侧单元格的混凝土达到最大压缩强度。由此,作为部材全体的弯曲刚性便会下降(至此与M-φ要素相同)。于此同时,部材轴方向的刚性也下降(这一点与M-φ要素不同)。得益于这个构造,具有不单对应一轴弯曲,同时还可对应二轴弯曲这一利点。
M-φ要素中因为只有部材的弯曲刚性(断面中1个。不是单元格)具有非线性特性(UC-win/FRAME(3D)中称为M-φ特性),及时屈服轴方向的刚性也不会下降(轴刚性假定为线性)。但是,纤维要素中发生屈服的单元格的应力应变关系同时影响弯曲刚性和轴方向的刚性。这一点是M-φ要素和纤维要素最大的不同。 |
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Q1-3. |
UC-win/FRAME(3D)中M-φ要素(非线性要素)和分布弹簧无法并用,这是因为在理论上很困难吗。
关于分布弹簧,弹簧要素多数并列相似,为了不让断面力连续分布,有来自客户的指点。
如果是理论上困难附有说明,请教理由。
此外,作为连续分布的近似方法,弹簧要素按细小螺距设定之外没有别的方法了吗。 |
A1-3. |
理论上是否困难不得而知。但是,M-φ要素、纤维要素对应用弹性地面梁理论的事例至今还没有先例,也从未听说其他公司的产品中有对应的事例,可见定式化和构筑不是一件容易的事情。
断面力因为无法成为连续分布,仅仅考虑节点荷载的加载会怎么样呢。在离散弹簧要素为多数的情况中,运用部材分布荷载的话,由于离散和分布两个不同概念共存,考虑会发生不整合的问题。
作为近似分布弹簧的方法,弹簧要素多数排列的手法之外,也可以考虑支点弹簧多数排列的模型化。但是,支点弹簧限定于线形弹簧。 |
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Q1-4. |
现在规划中的桥梁动力分析使用FRAME3D。
UC-win/FRAME(3D)的固有值分析中运用了屈服刚性吗? |
A1-4. |
固有值分析时要素的刚性运用了部材类型(弹性梁要素、M-φ要素、纤维要素)的第1坡度(初期刚性)。具体而言,
弹性梁要素中,从断面的面积A、断面二次力矩I、扭曲定数J决定刚性
M-φ要素中,M-φ特性的第1坡度
纤维要素中,各滞后现象的第1坡度
运用屈服刚性求固有值时,另行准备给予屈服刚性的模型。关于这个方法,可以考虑下述2种。
- 从本公司产品「震度算出(支承设计)」作为屈服刚性导出UC-win/FRAME(3D)数据。将其在UC-win/FRAME(3D)中载入,进行固有值分析。
- UC-win/FRAME(3D)中,给予屈服刚性的部材作为M-φ要素,M-φ特性按忽略双折线型(=裂缝点的屈服刚性)给出。
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Q1-5. |
刚域的模型化在刚体要素中设定的情况和数值断面中设定的情况,解答不会有变化吗?
设定刚体要素,重心不同时,主节点中考虑刚体要素的质量+惯性力矩的作用,感觉比荷载作用的多。还是,惯性力矩作用于反方向? |
A1-5. |
关于问题「刚域的模型化在刚体要素中设定的情况和数值断面中设定的情况,解答不会有变化吗?」。
刚体要素的情况,因为只考虑主节点和从节点间的要素(即使有也是刚域的不变形→只考虑计算主节点),是完全理想化的刚域。因为没有要素,无法得到框架断面力。另一方面,给予大断面定数的数值断面虽然成为大的部材刚性,但要素的属性也不会发生变化。可以得到普通框架断面力。为此,断面定数的命令发生变化的话解答也发生变化。给予极端大的断面刚性,因为发生桁架下降等数值计算误差,需要比较讨论。对此,在本公司主页Q&A
Q1-74. 刚体要素中不生成断面力
http://www.forum8.co.jp/faq/ucwin/ucwinF3Dqa.htm
敬请浏览。
因此,作为刚体要素的情况和数值断面的情况中,不会得到完全相同的结果。因为依存于模型,推荐您进行比较后再采用。
关于问题「设定刚体要素,重心不同时,主节点中考虑刚体要素的质量+惯性力矩的作用,感觉比荷载作用的多」。
如前面所述,计算上因为只考虑主节点,重心位置不在主节点时,其偏心分围绕主节点坐标变换。为此,可以考虑地更加严密。
关于问题「还是,惯性力矩作用于反方向?」。
旋转惯性力矩的质量本身不会做向反方向(符号相反)的处理。动力分析时惯性力与作用于负方向的力在达兰贝尔原理分析时被自然做考虑。 |
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Q1-6. |
原始的纤维要素,像纤维要素的1次,2次一样是否可以考虑剪切变形进行分析? |
A1-6. |
原始纤维要素因为不是Timoshenko梁理论,无法考虑剪切变形。 |
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Q1-7. |
请教事例荷载和序列荷载的不同。 |
A1-7. |
UC-win/FRAME(3D)中,可大致分为工况载荷和顺序载荷两种类的分析。这些在模型设定画面进行定义。帮助的
「操作方法|分析条件|模型设定(框架计算用)」
中指定。
工况载荷是,复数个基本荷载工况、组合荷载工况的单位所解得的。各自分别独立。
顺序载荷是,所谓100阶段的分析等分步骤分析。100阶段的载荷方法按顺序荷载定义。在其,追加支点条件,按称作「Lan」的单位进行计算。解答也按lan的单位得到。Lan的计算中,受上一步计算结果的影响,得到下一步的解答。
工况载荷中只进行弹性分析。顺序载荷中可进行非线性分析。部材的非线性类型中包括纤维要素、M-φ要素。
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