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Statik von Rahmentragwerken
Mit PlaneBeamFEM können verzweigte und unverzweigte zweidimensionale Rahmen unter statischer Belastung untersucht werden.
Die Modellbildung erfolgt mit Hilfe von FEM-Balken- bzw. FEM-Stab-Elementen.
Berechnet werden Knotenverschiebungen, Lagerreaktionen und Schnittreaktionen.
Schritte der Modelleingabe:
- Eingabe aller Knotenpunkte und Lasteinleitungsstellen der Struktur
- Eingabe der 2 Knoten eines jeden Elementes, der Materialnummer des Elementes und ggf. eines Elementtyps
- Eingabe der Materialdaten (Stabquerschnitt, Flächenträgheitsmoment und E-Modul)
- Festlegen, welche Knoten gelagert sind
- Eingabe der Belastung für die Knoten
Eingabemöglichkeiten mit der Maus
Bei den Punktkoordinaten ist es möglich durch Doppelklick einen neuen Punkt anzulegen und durch Klickziehen Punkte zu verschieben.
Bei den Elementdaten kann man neue Elemente durch Klickziehen anlegen.
Reaktionen am Tragwerk und Schnittgrößen
Neben den Lagerreaktionen werden auch Schnittreaktionen für ein jedes Element errechnet.
Dazu werden lokale Elementkoordinaten verwendet. Die x-Achse ist dabei stets in Richtung des Elementes ausgerichtet und zwar vom ersten Knoten zum zweiten Knoten weisend.
Man erhält dann für jedes Element die im Element wirksame Normalkraft und Querkraft. Beide sind konstant im ganzen Element.
Für die Biegemomente ergeben sich 2 Werte, für den Anfang und für das Ende des Elementes. Zwischen diesen beiden Werten verändert sich das Biegemoment linear.
Gelenke zwischen den Elementen
Alle Balkenelemente sind normalerweise ecksteif miteinander verbunden. Man kann allerdings auch Gelenke zwischen den Balkenelementen einführen, indem
man spezielle Elemente verwendet, die keinen Verdrehfreiheitsgrad am Ende haben. Bei der Elementeingabe exisitiert hierfür die dritte Spalte:
- Typ 0 ist ein normales Balkenelement
- Typ 1 ist ein Balkenelement mit Gelenk am Anfang
- Typ 2 ist ein Balkenelement mit Gelenk am Ende
- Typ 3 hat Gelenke an beiden Enden, ist somit ein Fachwerksstab.
Anfang bzw. Ende wird dabei über die Reihefolge der Endpunktnummern zugeordnet. Die erste Endpunktnummer markiert den Elementanfang.
.en
2D-Frame Structures
PlaneBeamFEM is for frame structures under statical load.
It calculates the support forces and the internal reaction forces.
The models here are based on Finite Beam and Truss Elements.
For each element its 2 nodes can be configured by its "type":
- type 0 is a normal beam element
- type 1 is a beam element with joint at its first node
- type 2 is a beam element with joint at its second node
- type 3 has joints at both nodes, it is a truss element
Steps to set up a new model:
- Generate all nodes of the structure by a table of coordinates (the mouse can be used to move existing points)
- Configure each element through its 2 nodes (or by dragging the mouse), material number and element type
- Set up the material data (cross section area, moment of inertia, young modulo), at least one
- Determine which node has a bearing
- Enter the loads assigned to the nodes
Because the program does not know any units, the user is responsible
to enter consistent input data. It is therefore easiest to use data in the SI unit system.
I.e.
Coordinates in m, cross section in m², forces in N, momentums in Nm, Young Modulus in N/m², etc.
The resulting forces will be in N, stress in N/m² and displacements in m.
or
Coordinates in mm, cross section in mm², forces in N, momentums in Nmm, Young Modulus in N/mm², etc.
The resulting forces will be in N, stress in N/mm² and displacements in mm.
or
Coordinates in m, cross section in m², forces in kN, momentums in kNm, Young Modulus in kN/m², etc.
The resulting forces will be in kN, stress in kN/m² and displacements in m.
.es
Análisis Estructural para Armazones y Ejes
Este programa usa modelos con elementos finitos.
Cada elemento se puede configurar por su tipo:
- tipo 0 es un elemento viga
- tipo 1 es un elemento viga con articulación a su nodo primero
- tipo 2 es un elemento viga con articulación a su nodo segundo
- tipo 3 is un elemento con 2 articulaciones, un elemento barra
Pasos para configurar un nuevo modelo:
- Organizar todos los nodos de la estructura
- Configure cada elemento a través de sus 2 nodos, número de material y tipo de elemento
- Configure los datos del material (área de sección transversal, momento de inercia, módulo joven), al menos uno
- Determine qué nodo tiene un soporte
- Especifique las cargas asociadas al nodos
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Structures de cadre 2D
PlaneBeamFEM est destiné aux structures de cadre soumises à une charge statique.
Il calcule les forces d'appui et les forces de réaction internes.
Les modèles ici sont basés sur des éléments de poutre et de treillis finis.
Pour chaque élément, ses 2 nœuds peuvent être configurés par son "type":
- le type 0 est un élément de poutre normal
- le type 1 est un élément de poutre avec une articulation à son premier noeud
- le type 2 est un élément de poutre avec une articulation à son deuxième noeud
- le type 3 a des joints aux deux nœuds, c’est un élément de ferme
Étapes pour configurer un nouveau modèle:
- Organisez tous les nœuds de la structure
- Configurez chaque élément à l'aide de ses 2 nœuds, son numéro de matériau et son type d'élément
- Configurez les données de matériau (surface de section transversale, moment d'inertie, jeune modulo), au moins un
- Déterminer quel nœud a un support
- Entrez les charges attribuées aux nœuds