2.10.7. LINK 10 - стержневой элемент, воспринимающий только растяжение или сжатие

Описание элемента

Элемент LINK10 является трехмерным (3D) стержневым элементом, обладающим уникальной особенностью использования билинейной матрицы жесткости, порождающей одноосный элемент, воспринимающий только растяжение (или только сжатие). При использовании опции «только растяжения» в случае входа, элемента в сжатие его жесткость удаляется (что позволяет моделировать условия ослабления натяжения троса или цепи). Данная возможность полезна для статических расчетов вант (натяжных тросов), в которых полный трос моделируется одним элементом. Подобная возможность может также использоваться в динамических расчетах (с учетом эффектов инерции или демпфирования), где желателен учет возможности ослабления натяжения элементов, но само перемещение ослабленных элементов не вызывает явного интереса. Данный элемент является стержневой версией элемента SHELL41 с KEYOPT(l) - 2, опцией ткани.

Если цель расчета состоит в исследовании движения элементов (без ослабленных элементов), вместо данного элемента следует использовать аналогичные элементы, не теряющие формы, например LTNK8 или РТРЕ59. .Элемент LINK10 не должен также использоваться для статических сходящихся задач, в которых конечный результат, по определению, является растянутой структурой, но в процессе итерационного расчета возможно ослабление отдельных элементов. В таких случаях должны использоваться иные элементы, или, при желательности использования элементов LINK10, метод «медленной динамики».

Элемент LINK 10 имеет три степени свободы в каждом узле: перемещения в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат. При использовании опций только растяжения (троса) или только сжатия (зазора) никакой изгибной жесткости в элементе нет, но для ее добавления можно к каждому элементу LINK10 добавлять наложенный элемент балки с малой площадью поперечного сечения. Для элемента могут применяться возможности увеличения жесткости при приложении нагрузок и больших перемещений.

Исходные данные элемента

Геометрия, расположение узлов и система координат для данного элемента показаны на рис. 2.7. Элемент определяется двумя узлами, площадью поперечного сечения, начальной деформацией или зазором и свойствами изотропного материала. Ось X элемента ориентируется по длине элемента от узла I к узлу J.

Начальная деформация в элементе (ISTRN) определяется в виде Д/L, где Д -различие между длиной элемента L (как определено координатами узлов I и J) и длиной при нулевых деформациях Lo. Для опции троса отрицательная деформация указывает на состояние начального ослабления (провисания). При использовании опции зазора положительная деформация указывает состояние зазора (как показано на рис. 2.7). Зазор должен указываться в виде значения «на единицу длины».

Признак KEYOPT(2) используется для приложения малой жесткости (АЕ х х 10"6/L) в открытом зазоре или к ослабленному тросу для предотвращения свободного перемещения незакрепленных фрагментов модели при открытом зазоре или ненатянутом тросе.

Список исходных данных элемента

Узлы - I, J.

Степени свободы - UX, UY, UZ.

Геометрические характеристики:

- AREA - площадь поперечного сечения;

J

Рис. 2.7. Геометрия элемента LINK 10

-ISTRN - начальная деформация;

-при KEYOPT(3) = 0 и ISTRN, меньшем нуля, кабель исходно ослаблен (провисает);

-при KEYOPT(3) = 1 и ISTRN, большем нуля, зазор исходно открыт. Свойства материала - EX, ALPX (или СТЕХ или THSX), DENS, DAMP. Нагрузки, приложенные к поверхности - нет.

Объемные нагрузки:

-температуры - T(I), T(J). Специальные возможности:

-нелинейность;

-увеличение жесткости при приложении нагрузки;

-большие перемещения;

-рождение и смерть.

KEYOPT(2) - признак жесткости в ненатянутом тросе:

-О - жесткости, связанной с ослабленным тросом, нет;

-1 - ослабленному тросу присваивается малая жесткость в продольном направлении;

-2 - ослабленному тросу присваивается малая жесткость в продольном и перпендикулярных направлениях (применяется только при использовании увеличения жесткости при приложении нагрузки).

KEYOPT(3) - признак опции растяжения или сжатия:

-О - опция только растяжения (троса);

-1 - опция только сжатия (зазора).

Расчетные данные элемента

Расчетные данные, связанные с элементом, делятся на два вида:

-узловые объекты, такие как узловые перемещения, включены в полное уз; ловое решение;

-дополнительные элементные объекты, показанные в табл. 2.7.

Таблица 2.7. Описание расчетных данных элемента LINK 10 Объект Определение

EL

NODES

МАТ

VOLU:

XC.YC.ZC

STAT

TEMP

MFORX

SAXL

EPELAXL

EPTHAXL

EPINAXL

Номер элемента Узлы - I, J Номер материала Объем

Координаты точки, для которой выводятся результаты

Состояние элемента

Температуры T(l), T(J)

Усилие в системе координат элемента

Осевое напряжение

Осевая упругая деформация

Осевая температурная деформация

Осевая начальная деформация ,