วิธีกำหนดตำแหน่งแรงกระทำที่ถูกต้อง (Forces in)

จุดหมุนจริง vs จุดหมุนทางทฤษฎี

เพื่อให้แน่ใจว่าแบบจำลองการคำนวณสอดคล้องกับรูปร่างจริงและพฤติกรรมทางสถิตของการเชื่อมต่อ เราจำเป็นต้องพิจารณารูปแบบของโมเมนต์ดัดและตำแหน่งของแรงเฉือนในการเชื่อมต่อ เราจะใช้ตัวอย่างง่ายๆ ของคานแนวนอนที่เชื่อมต่อกับเสาเพื่อแสดงความแตกต่างในการสร้างแบบจำลองของการเชื่อมต่อแบบโมเมนต์และแบบหมุนได้

การเชื่อมต่อแบบโมเมนต์

นี่คือรูปร่าง "จริง" แบบแผนผังของการเชื่อมต่อแบบโมเมนต์ (ซ้าย) และแบบจำลองโครงสร้างที่ใช้ในการวิเคราะห์ (ขวา)

ในแท็บ Load Effects ใน IDEA StatiCa Connection เราจะกำหนดแรงที่แต่ละชิ้นส่วนของการเชื่อมต่อกระทำต่อ node (โดยปกติคือจุดศูนย์กลางของการเชื่อมต่อ จุดตัดของแกนชิ้นส่วน) ตารางในรูปด้านบนยังแสดงแรงที่ชิ้นส่วนแนวนอน B กระทำต่อเสาด้วย  ไดอะแกรมของแรงภายในบนชิ้นส่วนแนวนอนมีดังนี้

โมเมนต์ดัดตลอดความยาวชิ้นส่วนถูกทำให้เรียบง่ายเป็นเส้นตรงใน IDEA StatiCa Connection ที่จุดเริ่มต้นของชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ โมเมนต์ดัดที่กำหนดจะถูกนำไปใช้ และโมเมนต์จะเปลี่ยนแปลงออกจาก node เป็นฟังก์ชันเชิงเส้นซึ่งความชันถูกกำหนดโดยแรงเฉือนที่ระบุ

ดูวิดีโอที่อภิปรายเกี่ยวกับการกระจายโมเมนต์ดัดและข้อมูลสำคัญอื่นๆ

การเชื่อมต่อแบบหมุนได้

ในกรณีของการเชื่อมต่อแบบหมุนได้ โมเมนต์ดัดในการเชื่อมต่อเป็นศูนย์ ไดอะแกรมของโมเมนต์ดัดและแรงเฉือนในชิ้นส่วนแนวนอนที่เชื่อมต่อแบบหมุนได้แสดงในรูปต่อไปนี้ ต้องระบุแรงเฉือน V_z= -40 kN และโมเมนต์ดัด M_y เป็นศูนย์ เพื่อให้เกิดแรงภายในที่สอดคล้องกันใน Connection application ในกรณีนี้ เราบอกว่าตำแหน่งของแรงเฉือน (และด้วยเหตุนี้ตำแหน่งของโมเมนต์ดัดเป็นศูนย์) อยู่ที่ node (จุดศูนย์กลางของการเชื่อมต่อ)

รูปด้านบนสอดคล้องกับสถานการณ์ทางทฤษฎี ซึ่งตำแหน่งของจุดต่ออยู่ที่ node โดยตรง (จุดศูนย์กลางของการเชื่อมต่อ) นี่คือวิธีที่การเชื่อมต่อแบบหมุนได้มักถูกสร้างแบบจำลองในแบบจำลองการวิเคราะห์ระดับโลก อย่างไรก็ตาม ในโครงสร้างจริง จุดหมุน (hinge) จะถูกเลื่อนออกจากจุดศูนย์กลางของจุดต่อ (node) พิจารณาตัวอย่างเช่น การเชื่อมต่อแรงเฉือนระหว่างคานและเสาแบบสลักเกลียวด้วยแผ่น Fin แนวตั้ง ซึ่งจุดต่อสามารถสมมติได้ว่าอยู่ที่จุดเซนทรอยด์ของกลุ่มสลักเกลียว

ดังที่เห็นได้จากรูปต่อไปนี้ หากตำแหน่งจริงของจุดต่อไม่ได้ถูกนำมาพิจารณาในแบบจำลอง จะมีโมเมนต์ดัดที่ไม่เป็นศูนย์ที่ตำแหน่งของจุดหมุนจริง (ซ้ายในรูป) ซึ่งเป็นข้อผิดพลาดที่ชัดเจน วิธีหลีกเลี่ยงสิ่งนี้คือการปรับตำแหน่งของแรงเฉือน (และด้วยเหตุนี้ตำแหน่งของโมเมนต์ดัดเป็นศูนย์) ในชิ้นส่วนที่เชื่อมต่อ (ทางขวา)

การกำหนดตำแหน่งของแรง

ในแอปพลิเคชัน ตำแหน่งของแรงเฉือนสามารถกำหนดได้ในส่วน Model ของ Member ที่กำหนด ความแตกต่างระหว่างสองกรณีนี้แสดงไว้ที่นี่: 

ซ้าย: Forces in Node   ขวา: Forces in Bolts

ในสถานการณ์ทางซ้าย มีโมเมนต์ดัดที่จุดหมุนซึ่งทำให้ชิ้นส่วนหมุนขึ้นด้านบน โมเมนต์นี้ (เกิดจากแรงเฉือนที่เพิ่มขึ้นเชิงเส้นจากจุด node) ทำให้เกิดพฤติกรรมที่ไม่ถูกต้องของชิ้นส่วนแนวนอน 

เราสามารถแก้ไขการตั้งค่าได้ง่ายๆ โดยการย้ายแรงเฉือนให้กระทำที่ตำแหน่งของจุดหมุน ในกรณีดังกล่าว (รูปทางขวา) คานแนวนอนจะโก่งตัวตามที่คาดไว้

ตัวเลือกที่สามคือ Forces in Position สำหรับการดำเนินการบางอย่าง โดยเฉพาะเมื่อสร้างการเชื่อมต่อเป็นชุดของการดำเนินการพื้นฐานมากขึ้น (เช่น แผ่นเสริมความแข็ง, ตัด, กริดสลักเกลียว) ฟังก์ชัน Forces in Bolts จะไม่มีผลใดๆ และไม่มีการเลื่อนของโมเมนต์ดัดเป็นศูนย์ไปยังจุดหมุนที่สมมติ

ดังนั้น จึงต้องเลือกวิธี Forces in Position และต้องป้อนระยะ X ที่เหมาะสม

ตั้งแต่เวอร์ชัน 23.1 เราได้เพิ่มตัวเลือกในการกำหนดแรงเฉือนสำหรับตำแหน่งที่หน้าชิ้นส่วน อ่านบทความที่เกี่ยวข้องเพื่อเรียนรู้เกี่ยวกับ การป้อนข้อมูลและการแสดงผลตำแหน่งแรงเฉือน

การเชื่อมต่อแบบหมุนได้มักเรียกว่าการเชื่อมต่อแรงเฉือน ต้องเน้นย้ำว่าตำแหน่งของแรงเฉือนอาจแตกต่างกันไปตามประเภทของการเชื่อมต่อแรงเฉือน และไม่สามารถสมมติโดยทั่วไปได้ว่าโมเมนต์ดัดเป็นศูนย์อยู่ที่จุดศูนย์ถ่วงของกลุ่มสลักเกลียว บทความ เมื่อการเชื่อมต่อแรงเฉือนถ่ายทอดโมเมนต์ดัด อภิปรายความแตกต่างระหว่างประเภทของการเชื่อมต่อแรงเฉือนแต่ละประเภทอย่างละเอียดมากขึ้น

การบันทึกการสัมมนาออนไลน์

ดูการบันทึกการสัมมนาออนไลน์ที่ผ่านมาของเราซึ่งมีการอภิปรายเกี่ยวกับตำแหน่งของแรงเฉือน 

ตำแหน่งของแรงภายในที่ node ที่เราได้รับจากแบบจำลองโครงสร้างอาจถูกเลื่อนออกจากจุดกำเนิดโดยความเยื้องศูนย์ ผลกระทบนี้ทำให้ประเมินแรงภายในที่กระทำต่อการเชื่อมต่อต่ำเกินไป มาดูวิธีเปลี่ยนตำแหน่งของแรงภายในโดยตรงในการดำเนินการและหลีกเลี่ยงผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง

Attached Downloads

• How to define correct load position (Forces in) (1).ideaCon (IDEACON, 38 kB)