Testartikel - So definieren Sie die richtige Lastposition (Kräfte in)

Reales Scharnier vs. theoretisches Scharnier

Um die Übereinstimmung des Berechnungsmodells mit der realen Form der Verbindung zu gewährleisten, müssen wir über den Angriffspunkt der Querkraft nachdenken, insbesondere im Falle einer Scharnierverbindung. 

Dabei handelt es sich um eine schematische "reale" Form einer strukturellen Verbindung (links) und deren Strukturmodell, das für die Analyse verwendet wird (rechts).

In IDEA StatiCa Connection definieren wir die Knotenkräfte an jedem Bauteil. Dies ist ein Beispiel für eine Momentenverbindung (mit aufgebrachter Querkraft und Biegemoment). 

Moment-Verbindung

Entsprechende Diagramme der Schnittgrößen an dem horizontalen Stab, der mit einer Momentenverbindung verbunden ist. 

Biegemomente entlang von Stäben in IDEA StatiCa Connection werden als linear vereinfacht, beginnend mit dem Momentwert, der auf der Registerkarte Lasteffekte eingegeben wird, und sich als lineare Funktion der eingegebenen Querkraft in Richtung des freien Endes des Stabes ausbreiten.

Sehen Sie sich das Video an, in dem die Biegemomentverteilung und andere wichtige Informationen erläutert werden.

Scharnierverbindung

Bei einem Gelenk ist das angewendete Biegemoment gleich Null, und die Diagramme der Schnittgrößen an einem horizontalen Bauteil können wie folgt aussehen:

Das obige Bild entspricht einer idealen Situation, in der die theoretische Scharnierposition direkt am theoretischen Knoten liegt. In der Realität ist der eigentliche Drehpunkt (Scharnier) vom Punkt des theoretischen Knotens (in der Regel der Schnittpunkt der Stabachsen) verschoben. Wir gehen davon aus, dass bei Schraubenverbindungen der Drehpunkt in der Mitte der Schraubengruppe liegt.

Vergleichen wir nun die Situation, wenn das Biegemoment Null am Knoten liegt (links) und wenn wir die Position der Querkraft (und damit des Nullbiegemoments) auf den tatsächlichen Drehpunkt (rechts) verschieben.

Einstellen der Position von Kräften

In der Anwendung kann die Position der Querkraft im Abschnitt Modell des angegebenen Stabes definiert werden. Der Unterschied zwischen diesen beiden Fällen wird hier gezeigt: 

Links: Kräfte im Knoten   Rechts: Kräfte in Schrauben

In der linken Situation gibt es ein Biegemoment an der Spitze des Scharniers, das eine Drehung des Stabes nach oben bewirkt. Dieses Moment (entstanden aus der Querkraft, die linear vom Knotenpunkt aus wächst) induziert das falsche Verhalten des horizontalen Stabes. 

Wir können den Aufbau leicht fixieren, indem wir die Scherkraft so bewegen, dass sie an der Position des Scharniers wirkt. In einem solchen Fall (rechtes Bild) wird der horizontale Strahl wie erwartet abgelenkt.

Die dritte Option ist Kräfte in Position. Bei einigen Operationen, insbesondere beim Anlegen einer Verbindung als Baugruppe von grundlegenderen Operationen (z.B. Versteifungsplatte, Schnitt, Schraubenraster), hat die Funktion Kräfte in Schrauben keine Wirkung und es findet keine Verschiebung des Nullbiegemoments in das angenommene Scharnier statt.

Daher muss die Methode Kräfte in Position gewählt und der entsprechende X-Abstand eingegeben werden.

Webinar-Aufzeichnung

Sehen Sie sich die Aufzeichnungen unserer vergangenen Webinare an, in denen die Position der Scherkraft diskutiert wird. 

Die Position der Knotenschnittgrößen, die wir aus einem Strukturmodell erhalten, kann durch Exzentrizitäten vom Ursprung verschoben werden. Dieser Effekt unterschätzt die Schnittgrößen, die auf die Verbindung wirken. Sehen wir uns an, wie Sie die Position der Schnittgrößen direkt im Betrieb ändern und falsche Ergebnisse vermeiden können.