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lossxie 发表于 2006-5-26 11:28:52

塑性铰的问题与讨论

为了便于初学者学习和讨论，我在学习使用link的时候做了一些计算，得到了一些结论和问题，希望斑竹和其它大侠给予指点，当然如果斑竹感觉我写的还可以就给我加点分拉，老是0很衰啊。
塑性铰
在使用node-to-node link模拟塑性铰的时候，它的参数之间有什么关系，极限弯矩和什么有关？我想许多初学者是不太清楚的，这里我把自己的体会给大家讲讲。
首先我们建立一个只有两个单元的悬臂梁，而且把塑性铰设置在中节点上，命令文件如下：
new
title
Hinge study
;sel node ID=1 (0,0,0)
sel beam ID=1 begin (0,0,0) end (1,0,0) nseg=1
sel beam ID=2 begin (1,0,0) end (2,0,0) nseg=1
sel beam prop emod=30e10 nu=0.3 xcarea=0.3 Xciy=2.25e-3XciZ=0.025 xcj=0
sel link 2 target=node tgt_num=3
sel link attach xdir=rigid ydir=rigid zdir=rigid &
                xrdir=rigid yrdir=nydeform zrdir=rigid &
                range x=(0.9,1.1)
sel link constit nydeform 5 area 1
sel link constit nydeform 5 ycomp=10e15 ytens=10e15 &
                            k=1e6
sel node ini zvel=-1e-7 range ID=4

sel node fix x z xr yr zr range ID=1
;sel node fix x z xr yr zr range ID=2
sel node fix y
sel node fix z range ID=4

hist ID=10 sel node yrdisp ID=3
hist ID=20 sel beamsel m my end1 CID=2
hist ID=1 unbal

set large
sel set damp c
set mech Ratio=1e-8            
step 4000                     
第一组结果讨论转角刚度和转角位移的位移的关系，计算参数和结果如下：
                                                        理论值                计算值       
Step        V荷载        ycomp        ytens        k        area        是否屈服        M        V位移        M        That        V位移
4.00E+03        -1.00E-07        1.00E+16        1.00E+16        1.00E+06        1.00E+00        F        3.99E+02        -4.00E-04        3.98E+02        3.99E-04        -4.00E-04
4.00E+03        -1.00E-07        1.00E+16        1.00E+16        1.00E+06        5.00E-01        F        2.00E+02        -4.00E-04        2.00E+02        3.99E-04        -4.00E-04
4.00E+03        -1.00E-07        1.00E+16        1.00E+16        5.00E+05        5.00E-01        F        9.99E+01        -4.00E-04        9.99E+01        4.00E-04        -4.00E-04
由上面计算的结果可以可出，在塑性铰屈服前弯矩、刚度、面积和转角位移之间复合如下的公式：

式中M为弯矩，A为塑性铰面积，θ为塑性铰的转角＝节点3yrdisp-节点2yrdisp。
第二组讨论是塑性铰的极限弯矩与参数的关系，计算的参数和结果如下：
                                                                计算值
系列        Step        V荷载        ycomp        ytens        k        area        是否屈服        M
1         4.00E+03        -1.00E-07        1.00E+01        1.00E+01        1.00E+06        1.00E+00        T        1.00E+01
2         4.00E+03        -1.00E-07        1.00E+01        1.00E+01        1.00E+06        2.50E-01        T        1.00E+01
3         4.00E+03        -1.00E-07        1.00E+01        1.00E+01        1.00E+06        1.00E+01        T        1.00E+01
4         4.00E+03        -1.00E-07        2.00E+01        2.00E+01        1.00E+06        1.00E+01        T        2.00E+01
5         4.00E+03        -1.00E-07        2.00E+01        4.00E+01        1.00E+06        1.00E+01        T        4.00E+01
6         4.00E+03        -1.00E-07        4.00E+01        2.00E+01        1.00E+06        1.00E+01        T        2.00E+01
7         4.00E+03        1.00E-07        4.00E+01        2.00E+01        1.00E+06        1.00E+01        T        2.00E+01
    结论：
⑴从上表的前3组计算可以看出塑性铰的极限弯矩与塑性铰面积参数无关，无论它的大小如何都不影响塑性铰极限弯矩的大小；
⑵从上表的第3组和第4组计算可以看出塑性铰的极限弯矩只与ycomp和ytens有关，而且极限弯矩数值上等于ycomp或ytens；
⑶从上表的最后3组计算可以看出塑性铰的极限弯矩不仅与ycomp和ytens有关，当ycomp不等于ytens时极限弯矩还于加载方向有关；
综合上述三条可以得到，塑性铰的极限弯矩只与ycomp和ytens有关，当ycomp＝ytens时塑性铰数值上等于ycomp；当ycomp不等于ytens时，极限弯矩由ytens决定，数值上＝ytens且与ycomp无关。

但是问题似乎没有这么简单因为但我在x方向上施加速度时，弯矩竟然超过了极限弯矩20，而且还随step的增加持续上升，同时如果速度施加在负方向则弯矩持续下降，而且此时不平衡力也不会为0，或接近一个小值，这是为什么？？请斑竹指点。

new
title
Hinge study
;sel node ID=1 (0,0,0)
sel beam ID=1 begin (0,0,0) end (1,0,0) nseg=1
sel beam ID=2 begin (1,0,0) end (2,0,0) nseg=1
sel beam prop emod=30e10 nu=0.3 xcarea=0.3 Xciy=2.25e-3XciZ=0.025 xcj=0
sel link 2 target=node tgt_num=3
sel link attach xdir=rigid ydir=rigid zdir=rigid &
                xrdir=rigid yrdir=nydeform zrdir=rigid &
                range x=(0.9,1.1)
sel link constit nydeform 5 area 1
sel link constit nydeform 5 ycomp=20e0 ytens=20e0 &
                            k=1e6
;sel node apply force (0,0,-100) range ID=4
sel node ini zvel=-1e-7 range ID=4
sel node ini xvel=1e-7 range ID=4

sel node fix x z xr yr zr range ID=1
;sel node fix x z xr yr zr range ID=2
sel node fix y
sel node fix X z range ID=4

hist ID=10 sel node yrdisp ID=3
hist ID=20 sel beamsel m my end1 CID=2
hist ID=1 unbal

set large
sel set damp c
set mech Ratio=1e-8            
step 4000                     

原文在附件中包含一张弯矩随时间变化图

lossxie 发表于 2006-5-28 12:55:03

有没有人能够解释一下,为什么塑性铰的数值不等于极限弯矩???
请斑竹也看看嘛?

lakewater 发表于 2006-6-1 22:24:30

我这方面的研究没有你深入，呵呵

fupingtang 发表于 2007-11-3 16:29:18

唉！感觉东西虽然是好，可是却不知道怎么在具体中应用．真叫郁闷啊．．．努力努力再努力！！！！

whlxpp521 发表于 2009-4-1 18:16:26

呵呵，感觉有点深啊。

lorcelong 发表于 2009-6-23 16:08:04

太深了，有通用点的没？{:3_64:}

smilehzg 发表于 2009-7-13 18:06:24

牛人太多了

tzp12311 发表于 2011-11-15 20:06:42

的却很牛。。。

zhuimeng01 发表于 2012-2-22 17:21:56

恩，太高深了。

zcxboy 发表于 2012-3-10 12:51:29

前人真牛

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