【问题概述】
模型在加荷载及结构计算前是否必须要确保板与板连接正确(板上有且只有板的四个角点与其他部件相连)及梁与板正确连接(梁的节点只能与板的四个角点之一相连)?如下图,软件在检查时提示错误:
【解决方法】
STAAD.Pro是一款有限元分析软件,任何有限元模拟,第一步都是用有限单元的集合来离散结构的实际几何形状,每一个单元代表结构的一个离散部分。这些单元通过共用节点来连接。许多单元依次连接组成了结构。模型中所有的单元和节点的几何称为网格。网格只是实际结构几何形状的近似表达。
而有限元中单元和单元之间的关系有一下三种:1.通过节点直接相连;2.通过单元连接,本质上说也是通过节点连接;3.通过限制方程连接,如耦合,接触等。上面这三种连接关系直接或间接地体现了有限元连续性的假定。STAAD.Pro中主要是以上三种连接关系。
STAAD.Pro中,单元一共分为三种单元,第一类是线单元,结构中主要模拟梁、柱、支撑、桁架和索;第二类为面单元,结构中主要用来模拟墙、楼板、筏板基础等;第三类为体单元,这类单元多用于细部分析;
板单元-Plate是只具有平面外的刚度,承受弯曲力,可以用于模拟薄梁或者地基梁等;而楼板单元-slab,一般是只具有平面内的刚度,也就是通常所说的膜单元来模拟;壳单元-Walls是既具有平面外刚度,又具有平面内刚度的单元,可以用于模拟墙体;
板单元元一般有两种形状,一种为四节点构成的四边形,一种是三节点构成的三角形;若没有特殊的边界情况下,推荐使用四边形单元,而三角形单元一般应用于转换处,若四边形单元的节点不在一个平面,建议采用三角形单元建立。单元的形状和质量会极大的影响模型计算结果的敏感度,面单元长短边比,评价应力为主的不要超过1/3,评价位移为主要目的时不要超过1/5。
板单元一般模拟为3节点或者是4节点单元。对于3节点板单元,每个节点具有3个自由度,则3节点板模型,共计9个自由度;对于4节点单元,每个节点具有3个自由度,则4节点板模型,共计12个自由度。通过节点间应变和位移间方程得到节点的位移,进而求得板的应变,再由刚度矩阵求得板的应力。因此,有限元计算时候,为保证节点间传力正确,需要确保相邻的两个板的单元再连接处由共用的节点连接。
同理,梁、杆结构是指其长度比横截面尺寸大很多的线单元,有限元中线单元离散为杆系结构,每一个标准线单元都具有2个节点。因此若梁和板连接,要用板单元节点将梁单元打断,保证梁板连接处共用同一个节点。
因此,模型中板单元和板单元相交接处节点不重合地方需要修改。
因此,模型中板单元和梁单元相交接处节点不重合地方需要修改。