Q1-1. |
請教關於微小位移和大位移的考慮方法。 |
A1-1. |
微小位移是變形前狀態下力平衡的立解。另一方面,大位移中為了在變形後的狀態下進行力平衡的立解,成為需要進行收斂計算的非線性問題,這個與材料非線性相區別,稱之為幾何學非線性。
説明的「前言|程式的概要|關於UC-win/FRAME(3D),(2)∼功能概要∼」
中包含「材料非線性和幾何學的非線性」的說明,也請流覽。
關於本程式的幾何學非線性,
・説明的「參考資料及模型例子|資料|資料01 各元素模型和剛性方程式(FRAME3D_Ref-01.pdf)」
此外還有
・本公司原技術顧問後藤先生的解說網站 http://www.forum8.co.jp/forum8/ronbun1.htm
中刊載了參考文獻,敬請利用。 |
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Q1-2. |
請教關於纖維元素模型。 |
A1-2. |
所
謂的纖維元素會被認為是特別的東西,用一個不太確切的大致說法,可以說成「逐次M-φ算定型元素」。這樣稱呼,聽起來像是通常的M-φ元素的擴展版,也許
對實際業務工作者容易理解。但是,由於這樣稱呼無法表現由彎曲剛性的低下等所導致的軸剛性低下,不太確切,並且在文章中沒有見過類似的稱呼。
纖維元素中對斷面進行網格分割。被分割的1個儲存格中考慮為1個應力變形關係。其儲存格是混凝土的話便保有混凝土的應力應變關係,是鋼筋的話便保有鋼筋的應力應變關係。
而且,部材所承受的載重規模變大,拉伸側儲存格的鋼筋發生屈服,壓縮側儲存格的混凝土達到最大壓縮強度。由此,作為部材全體的彎曲剛性便會下降(至此與M
-φ元素相同)。於此同時,部材軸方向的剛性也下降(這一點與M-φ元素不同)。得益於這個構造,具有不單對應一軸彎曲,同時還可對應二軸彎曲這一利點。
M-φ元素中因為只有部材的彎曲剛性(斷面中1個。不是儲存格)具有非線性特性(UC-win/FRAME(3D)中稱為M-φ特性),及時屈服軸方向的
剛性也不會下降(軸剛性假定為線性)。但是,纖維元素中發生屈服的儲存格的應力應變關係同時影響彎曲剛性和軸方向的剛性。這一點是M-φ元素和纖維元素最
大的不同。 |
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Q1-3. |
UC-win/FRAME(3D)中M-φ元素(非線性元素)和分佈彈簧無法並用,這是因為在理論上很困難嗎。
關於分佈彈簧,彈簧元素多數並列相似,為了不讓斷面力連續分佈,有來自客戶的指點。
如果是理論上困難附有說明,請教理由。
此外,作為連續分佈的近似方法,彈簧元素按細小螺距設定之外沒有別的方法了嗎。 |
A1-3. |
理論上是否困難不得而知。但是,M-φ元素、纖維元素對應用彈性地面梁理論的事例至今還沒有先例,也從未聽說其他公司的產品中有對應的事例,可見定式化和構築不是一件容易的事情。
斷面力因為無法成為連續分佈,僅僅考慮節點載重的載入會怎麼樣呢。在離散彈簧元素為多數的情況中,運用部材分佈載重的話,由於離散和分佈兩個不同概念共存,考慮會發生不整合的問題。
作為近似分佈彈簧的方法,彈簧元素多數排列的手法之外,也可以考慮支點彈簧多數排列的模型化。但是,支點彈簧限定於線形彈簧。 |
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Q1-4. |
現在規劃中的橋樑動力分析使用FRAME3D。
UC-win/FRAME(3D)的固有值分析中運用了屈服剛性嗎? |
A1-4. |
固有值分析時元素的剛性運用了部材類型(彈性梁元素、M-φ元素、纖維元素)的第1坡度(初期剛性)。具體而言,
彈性梁元素中,從斷面的面積A、斷面二次力矩I、扭曲定數J決定剛性
M-φ元素中,M-φ特性的第1坡度
纖維元素中,各滯後現象的第1坡度
運用屈服剛性求固有值時,另行準備給予屈服剛性的模型。關於這個方法,可以考慮下述2種。
- 從本公司產品「震度算出(支承設計)」作為屈服剛性匯出UC-win/FRAME(3D)資料。將其在UC-win/FRAME(3D)中載入,進行固有值分析。
- UC-win/FRAME(3D)中,給予屈服剛性的部材作為M-φ元素,M-φ特性按忽略雙折線型(=裂縫點的屈服剛性)給出。
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Q1-5. |
剛域的模型化在剛體元素中設定的情況和數值斷面中設定的情況,解答不會有變化嗎?
設定剛體元素,重心不同時,主節點中考慮剛體元素的品質+慣性力矩的作用,感覺比載重作用的多。還是,慣性力矩作用於反方向? |
A1-5. |
關於問題「剛域的模型化在剛體元素中設定的情況和數值斷面中設定的情況,解答不會有變化嗎?」。
剛體元素的情況,因為只考慮主節點和從節點間的元素(即使有也是剛域的不變形→只考慮計算主節點),是完全理想化的剛域。因為沒有元素,無法得到框架斷面
力。另一方面,給予大斷面定數的數值斷面雖然成為大的部材剛性,但元素的屬性也不會發生變化。可以得到普通框架斷面力。為此,斷面定數的命令發生變化的話
解答也發生變化。給予極端大的斷面剛性,因為發生桁架下降等數值計算誤差,需要比較討論。對此,在本公司主頁Q&A
Q1-4. 剛體元素中不生成斷面力
http://www.forum8.co.jp/faq/ucwin/ucwinF3Dqa.htm
敬請流覽。
因此,作為剛體元素的情況和數值斷面的情況中,不會得到完全相同的結果。因為依存於模型,推薦您進行比較後再採用。
關於問題「設定剛體元素,重心不同時,主節點中考慮剛體元素的品質+慣性力矩的作用,感覺比載重作用的多」。
如前面所述,計算上因為只考慮主節點,重心位置不在主節點時,其偏心分圍繞主節點座標變換。為此,可以考慮地更加嚴密。
關於問題「還是,慣性力矩作用於反方向?」。
旋轉慣性力矩的品質本身不會做向反方向(符號相反)的處理。動力分析時慣性力與作用於負方向的力在達蘭貝爾原理分析時被自然做考慮。 |
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Q1-6. |
原始的纖維元素,像纖維元素的1次,2次一樣是否可以考慮剪切變形進行分析? |
A1-6. |
原始纖維元素因為不是Timoshenko梁理論,無法考慮剪切變形。 |
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Q1-7. |
請教事例載重和序列載重的不同。 |
A1-7. |
UC-win/FRAME(3D)中,可大致分為工況載重和順序載重兩種類的分析。這些在模型設定畫面進行定義。幫助的
「操作方法|分析條件|模型設定(框架計算用)」
中指定。
工況載重是,複數個基本載重工況、組合載重工況的單位所解得的。各自分別獨立。
順序載重是,所謂100階段的分析等分步驟分析。100階段的載重方法按順序載重定義。在其,追加支點條件,按稱作「Lan」的單位進行計算。解答也按lan的單位得到。Lan的計算中,受上一步計算結果的影響,得到下一步的解答。
工況載重中只進行彈性分析。順序載重中可進行非線性分析。部材的非線性類型中包括纖維元素、M-φ元素。
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