Een lijnscharnier of lijnvrijgave toepassen tussen vlakken in RFEM 5

Lijnscharnieren en lijnvrijgaves zijn twee hulpmiddelen in RFEM die kunnen worden gebruikt om bepaalde interne krachten van de overdracht tussen twee of meer elementen uit te sluiten.

Lijnscharnier is een kenmerk van een oppervlak, dus het is alleen van toepassing bij contact tussen twee of meer oppervlakken of bij contact tussen twee oppervlakken en elementen.

Lijnvrijgave is een kenmerk van een lijn, zodat het ook van toepassing is op contacten tussen staven, oppervlakken of solids.

In het volgende voorbeeld wordt aangetoond hoe u deze twee tools kunt gebruiken in het contact tussen twee oppervlakken en het verschil tussen de beide tools.

Het hieronder beschouwde model bestaat uit twee stalen platen (dikte 20 mm) die elkaar raken op een lijn (rode lijn tussen knooppunten 3 en 4). Deze platen zijn op die lijn stijf verbonden (zie afbeelding 1):

Afbeelding 1: Beschouwd model.

Vlak 1 wordt slechts aan één zijde ondersteund, terwijl vlak 2 in drie zijden wordt ondersteund.

Twee belastinggevallen zijn toegepast (zie afbeelding 2):

BG 1. Een gelijkmatig verdeelde vlak belasting in + Z-richting aangebracht in het Vlak 1.

BG 2. Een gelijkmatig verdeelde vlak belasting in -Z richting aangebracht in het Vlak 1.

Afbeelding 2: Belastinggevallen 1 en 2

Om de continuïteit/overgang tussen de twee platen te tonen, beschouwen we een sectie die door de twee platen gaat (zie afbeelding 3):

Afbeelding 3: Sectie door 2 platen.

Wanneer de berekening voor beide belastinggevallen gemaakt wordt, worden de volgende resultaten voor Mx en de vervorming u:

Belastinggeval 1:

Afbeelding 4: Resultaten voor belastinggeval 1.

Belastinggeval 2:

Afbeelding 5: Resultaten voor Belastinggeval 2.

Zoals men in de bovenstaande afbeeldingen kan zien, worden in beide gevallen buigmomenten door de twee platen overgebracht.

TOEVOEGEN VAN EEN LIJNSCHARNIER

Om een lijnscharnier in RFEM in te voegen, selecteert u :

INVOEGEN(1)> MODELGEGEVENS(2)>LIJNSCHARNIEREN(3)>DIALOOGVENSTER(4)

Afbeelding 6: Lijnscharnier invoegen.

Het dialoogvenster bestaat uit vier delen:

Afbeelding 7: Dialoogvenster van lijnscharnier.

NB: De translatie vrijgaven verwijzen naar het lokale as-systeem x, y, z.

Deel 1:

Het nummer van het lijnscharnier wordt links weergegeven. Dit nummer wordt automatisch aangemaakt door RFEM telkens als u een nieuwe lijnscharnier aanmaakt.

In het midden van deel 1 is er een invoerveld om de lijn te selecteren waarop de lijnscharnier moet worden toegepast. Dit is mogelijk door direct de nummers van de lijnen in te typen of door op de knop te drukken om ze grafisch te selecteren.

Rechts in deel 1 is er een invoerveld voor het selecteren van het oppervlak waarop het lijnscharnier wordt toegepast. Dit is mogelijk door direct het nummer van het oppervlak in te typen of door op de knop te drukken om het vlak grafisch te selecteren.

Deel 2:

Dit deel regelt de vrijgaven voor axiale en schuifkrachten en het buigmoment. Als u één van deze selectievakjes selecteert, betekent dat verplaatsingen of rotatie mogelijk zijn, waardoor de krachten of het moment niet overgebracht worden naar de andere plaat. Het is ook mogelijk om de waarde van de veerconstante bij elk van de vrijgaven in te voeren.

Deel 3:

De opties in dit deel, respectievelijk de kolom in de tabel, zijn alleen beschikbaar als de lijn een geïntegreerd object van het oppervlak is. De regeling van het lijnscharnier bepaalt de manier waarop de eindige elementen op welke zijde van de lijn in rekening worden gebracht voor stijfheid.

Deel 4: 

Dit deel maakt het mogelijk om commentaar over het lijnscharnier te schrijven.

Zodra men een lijnscharnier maakt, wordt deze getoond in de Project Navigator > modelgegevens en in de tabellen (afbeelding 8). Op elk moment kan men ( via scherm selectie) toegang krijgen tot het dialoogvenster en de instellingen wijzigen. Bovendien wordt de lijnscharnier grafisch weergegeven door een reeks korte lijnen langs de zijde waar deze is aangebracht (zie de rode pijl in onderstaand plaatje)

Afbeelding 8: Lijnscharnier weergegeven in Project Navigator en Tabellen.

In het model is nu een lijnscharnier aangebracht in Vlak 1 met een translatie vrijgave van de momenten langs de zijde grenzend aan Vlak 2 (zie afbeelding 8). Als u de berekening voor beide belastinggevallen uitvoert, krijgt u de volgende resultaten voor Mx en de vervorming u:

Belastinggeval 1:

Afbeelding 9: Resultaten voor belastinggeval met lijnscharnier.

Belastinggeval 2:

Afbeelding 10: Resultaten voor Belastinggeval 2 met lijnscharnier.

Zoals men uit de bovenstaande resultaten duidelijk kan zien, is er in overeenkomst met het lijnscharnier geen momentovergang naar het oppervlak 2 voor beide belastinggevallen.

AANMAKEN VAN EEN LIJNVRIJGAVE-TYPE

Een lijnvrijgave is geen eigenschap van een staaf, vlak of solid, maar van een lijn. Lijnvrijgaves kunnen ingevoerd worden om non-lineaire eigenschappen in verbindingen tussen twee of meer staven, vlakken of solids in te stellen. De lijnvrijgave kan ook worden toegepast op een lijn die is geïntegreerd in een oppervlak.

Om deze tool te gebruiken, dient u eerst een Line Release Type aan te maken:

Selecteer : INVOEGEN>MODELGEGEVENS>LIJN VRIJGAVE-TYPE>DIALOOGVENSTER

Afbeelding 11: Maak een lijnvrijgave-type aan.

Het is noodzakelijk om eerst een Lijnvrijgave-type te maken voordat u het op een lijn toepast.

Het volgende dialoogvenster wordt weergegeven.

Afbeelding 12: Dialoogvenster - Nieuw lijnvrijgave-type aanmaken.

Het dialoogvenster bestaat uit drie delen.

Deel 1:

Het nummer van het lijnvrijgave-type wordt weergegeven. Dit nummer wordt automatisch door RFEM gecreëerd telkens als u een nieuw lijn vrijgave type aanmaakt.

Deel 2:

Dit deel is vergelijkbaar met die voor de lijnscharnier. Maar in dit geval worden niet-lineariteiten toegevoegd voor translatie vrijgave. Dit maakt het mogelijk om in detail de overdracht van de interne krachten tussen twee of meer elementen te controleren.

Er zijn verschillende opties van niet-lineariteiten voor de vertalingen en rotatie

(zie afbeeldingen 13 en 14):

Afbeelding 13: Niet-lineariteiten beschikbaar voor translaties.

 Afbeelding 14: Niet-lineariteiten beschikbaar voor Rotaties.

Deel 3:

Dit deel maakt het mogelijk om commentaar te schrijven over het lijnvrijgave-type.

Door op OK te klikken wordt het lijnvrijgave-type gemaakt.

Zodra men een lijnvrijgave-type maakt, wordt deze getoond in de Project Navigator>modelgegevens en in Tabellen (afbeelding 15). Op elk moment kan men toegang krijgen tot de dialoogvenster en de instellingen wijzigen.

Afbeelding 15: Lijnvrijgave-type in Project Navigator>modelgegevens en Tabel.

Zodra een lijnvrijgave-type is gemaakt, is het mogelijk om het toe te passen op een lijn tussen members, vlakken of solids.

TOEVOEGEN VAN EEN LIJNVRIJGAVE

Als u een Lijnvrijgave wilt invoegen, Selecteert u:

INVOEGEN>MODELGEGEVENS>LIJNVRIJGAVE>LIJNVRIJGAVE

Afbeelding 16: Lijnvrijgave invoegen

Het volgende dialoogvenster wordt weergegeven.

Afbeelding 17: Lijnvrijgave Dialoogvenster

Het dialoogvenster bestaat uit vier Delen.

Deel  1:

Afbeelding 18: Selectie van het lijnvrijgave-type dat u wilt gebruiken.

Deel 3:

In dit deel moet men de members, vlakken of solids selecteren die in de lijnvrijgave moeten worden opgenomen. Dat kan door het nummer van het element in te typen of door ze grafisch te selecteren.

Deel 4:

RFEM genereert intern een kopie van de lijn op dezelfde locatie die de vrijgegeven verplaatsingen mogelijk maakt. U kunt opgeven of de lijnvrijgave moet worden geplaatst op de oorspronkelijke lijn of bij de vrijgegeven lijn. Deze definitie mag de resultaten niet beïnvloeden.

Zodra een lijnvrijgave wordt gemaakt, wordt deze getoond in de Project Navigator/modelgegevens en in Tabellen (afbeelding 19). Op elk moment kan men toegang krijgen tot de dialoogvenster en de instellingen wijzigen.

Daarnaast wordt de lijnvrijgave grafisch weergegeven als een transparante box.

Afbeelding 18a : Lijnvrijgave grafisch weergegeven

Afbeelding 19: Line Release in Project Navigator-Data en Tabel.

In het model is een lijnvrijgave met de instellingen in afbeelding 20 aangebracht in de contactlijn tussen de twee vlakken. Door de niet-lineariteit "Vast als  positief mx" voor de rotatie vrij te kiezen, wordt de release alleen toegepast in geval van negatieve mx.

Afbeelding 20: Instellingen van Line Release Type gebruikt voor het model.

Het uitvoeren van de berekening voor beide belasting gevallen, leveren de resultaten voor Mx en de vervorming u op , deze worden hierna weergegeven.

Belastinggeval 1.

Afbeelding 21: Resultaten voor Belastinggeval1 met lijnvrijgave.

Zoals men kan zien, in geval van positieve mx, zijn de momenten overgebracht naar het Vlak 2.

Belastinggeval 2.

Afbeelding 22: Resultaten voor Belastinggeval 2 met lijnvrijgave.

In geval van negatieve mx zijn de momenten niet overgedragen.

Dankzij dit voorbeeld kan men de bruikbaarheid van de lijnvrijgave zien. 

Door deze tool kan de ontwerper het gedrag van de verbinding controleren in geval van bijvoorbeeld verschillende oriëntaties van belastinggevallen.