A teoria dos elementos de cabo no Robot é baseada na teoria geral dos cabos com um pequeno valor de côncavo de cabo. De acordo com essa teoria, a rigidez do cabo é uma função implícita dos seguintes parâmetros: rigidez da tensão do cabo (E*F), tensão do cabo, deslocamentos do suporte do cabo e carga transversal em ambas as direções (p y , p z ).
Devido à não linearidade do elemento de cabo, sua definição na estrutura requer a aplicação de métodos iterativos de análise de estrutura.
Recursos de implementação de cabo no Robot:
- Os elementos de cabo podem ser usados junto com os elementos dos seguintes tipos de estrutura: MOLDURA PLANA, MOLDURA ESPACIAL e CASCA.
- Todos os tipos de análise de estrutura padrão são permitidos: Linear (na verdade, é uma análise não linear, mas não há outros efeitos não lineares, exceto que a não linearidade dos elementos de cabo é considerada), Não linear (em relação ao efeito de enrijecimento), P-Delta, Incremental, Flambagem, Dinâmica, Harmônica e Sísmica. Nota: A análise dinâmica é tratada como linear em relação à rigidez atual.
- Os deslocamentos são permitidos.
- O material é definido como para uma barra (o módulo E de Young é o único requisito no caso de uma definição de carga morta do cabo, além disso, o peso da unidade, RO, deve ser inserido e, no caso de uma carga térmica, o coeficiente de expansão térmica LX)
- Os ângulos GAMA definidos como para barras (é substancial somente para a descrição da carga).
Limitações:
- Para elementos de cabo, é impossível definir uma liberação, porque a rigidez de dobra e torção não se aplica a tais elementos.
Cargas de cabo
Os seguintes tipos de carga se aplicam aos elementos de cabo:
- Cargas nodais
- Cargas mortas
- Cargas uniformes (constantes ou variáveis)
- Encurtamento/alongamento inicial (cargas adicionais aplicadas durante o estágio de montagem)
- Carga de temperatura
- Forças concentradas ao longo do comprimento do elemento
Os seguintes tipos de carga não se aplicam aos elementos de cabo:
- Carga momentânea
- Momento uniforme
SINTAXE (a ser inserida por um usuário em um arquivo de texto)
PROpriedades
(<lista de elementos>) CABos AX=<área da seção> (E=<módulo de Young>)
(RO=<peso da unidade>) [TENsão = <s> | FORça = <h> | COMprimento = <l>
| [ DILatação = <d> (RELativa) ]]
em que:
TENsão – Tensão normal (calculada em relação ao banzo) a ser obtida para o caso de carga de montagem.
FORça – Força de tensão (calculada em relação ao banzo) a ser obtida para os casos de carga da montagem.
COMprimento – Comprimento inicial do cabo.
DILatação – Diferença entre o comprimento inicial do cabo e a distância entre os nós de suporte. (Se for um valor positivo – o comprimento é maior que a distância entre os nós; se negativo – o comprimento é menor que a distância entre os nós).
DILatação RELativa – Proporção da diferença entre o comprimento inicial do cabo e a distância entre os nós de suporte para a distância entre os nós de suporte. (Se for um valor positivo – o comprimento é maior que a distância entre os nós; se negativo – o comprimento é menor que a distância entre os nós).
- É possível definir o módulo E de Young na definição do material.
- Palavras-chave: TENsões, FORça, COMprimento e DILatação são explicitamente definidos e não são necessários. Se nenhum desses parâmetros for especificado, o comprimento inicial do cabo será igual à distância entre os nós.
Caso de carga de montagem
O Robot inclui o estágio de montagem da estrutura. É recomendado que esse seja o primeiro caso de carga. A sintaxe para tal caso de carga é a seguinte:
CASo
MONtagem
[descrição da carga]
Para este caso de carga:
- Para barras selecionadas, as forças de tensão iniciais são especificadas ao inserir um dos seguintes valores em uma sintaxe de arquivo de texto (comando PROpriedades):
TENsão = s0 (tensão inicial do cabo)
FORça = t0 (força de tensão inicial no cabo)
- O comprimento inicial do cabo pode ser descrito especificando COMprimento = l
0
, se for diferente do valor padrão LONG =
, que é igual à distância entre os nós. - O encurtamento/alongamento inicial do cabo pode ser especificado usando o comando DILatação (RELativa).
- Se não houver uma palavra-chave RELativa, a DILatação será expressa em valores absolutos.
- Se houver uma palavra-chave RELativa, o alongamento inicial será expresso como uma fração, ou seja, o comprimento final do cabo é igual a: L = LONG (1 + DIL).
- Todas as cargas definidas são aplicadas (como carga morta e massas adicionadas).
- A definição de temperatura TX para cabos no estágio de montagem é permitida.
- Os deslocamentos calculados para tal caso de carga descrevem a geometria inicial para os casos restantes na análise de estrutura.
Durante a análise de casos sucessivos de carga da estrutura no estado de equilíbrio, as cargas do caso de montagem aplicadas à estrutura são consideradas. Os deslocamentos atribuídos a esse caso são usados como base para análise adicional. As forças de tensão predefinidas são alteradas, o que significa que, após a montagem, o cabo é ancorado.
Equação de cabo para o estágio de montagem
Nesta etapa, a equação (1) descreve a transição de:
- Cabo sem carga (cabo no piso):
q0x = q0y = q0z = 0 (sem carga)
H0 = 0 (sem tensão de cabo)
T0 = 0
para o qual o comprimento é igual a L1= :
1.
longo, quando (long ≠ 0) – se o valor COMprimento for especificado numa definição de cabo
2.
[distância (A, B) + dilatação], quando a dilatação é definida em um sistema absoluto – se o valor DILatação for especificado em uma definição de cabo
3.
[distância (A, B)*(1+dilatação)], quando a dilatação é definida em um sistema relativo – se o valor DILatação RELativa for especificado em uma definição de cabo
4.
[distância (A, B)], quando (dilatação = 0) e (long = 0) – se não houver nenhuma palavra-chave como: COMprimento, DILatação ou DILatação RELativa em uma definição de cabo ou uma das seguintes palavras-chave: FORça ou TENsão existir.
para
- cabo ancorado na estrutura com todas as cargas do primeiro caso de carga (montagem):
L2 – Distância entre os nós de suporte A e B do cabo deformado:
L2 = distância (A+U A , B+U B )
em que:
U A – Deslocamento do ponto A
U B – Deslocamento do ponto B
São possíveis várias situações para a primeira montagem de caso de carga:
- A força H é conhecida (controlada) – se TENsão ou FORça (tensão) não for igual a zero (TENsão≠0 ou FORça≠0). Então, a força de tensão é igual a:
Na equação (1):
O valor l é a distância entre o nó inicial e final do cabo.
Na equação (2), é possível atribuir o alongamento inicial do cabo essencial para obter a força H necessária:
- A força de tensão H é desconhecida (nem os valores TENsão nem FORça são fornecidos na sintaxe do cabo) e:
- Se os deslocamentos durante o estágio de montagem forem considerados (definidos inserindo os valores COMprimento, DILatação ou DILatação RELativa na sintaxe do cabo), ou seja,
em seguida, resolvendo a equação (4) de acordo com a força H
e, repetindo através do sistema de equações, o valor final da força de montagem será encontrado.
É igual a:
. - Se nenhum deslocamento nodal for considerado, isto é,
L2 = comprimento (A, B)
resolvendo a equação (4), o valor inicial da força necessária para a ancoragem de cabo entre os suportes será encontrado.
- Se os deslocamentos durante o estágio de montagem forem considerados (definidos inserindo os valores COMprimento, DILatação ou DILatação RELativa na sintaxe do cabo), ou seja,
- A força H é conhecida (controlada) – se TENsão ou FORça (tensão) não for igual a zero (TENsão≠0 ou FORça≠0). Então, a força de tensão é igual a:
Casos de carga após a ancoragem
Após completar a análise da estrutura, os resultados para elementos de cabo são semelhantes aos obtidos para elementos de barra; no entanto, algumas diferenças permanecem. As diferenças incluem:
- Não é possível obter forças de cisalhamento e momentos para elementos de cabo.
- Para elementos de cabo, pode ser obtida a deformação simplificada (atribuída como para a barra de treliça) ou a deformação exata (descrita pela equação diferencial da linha vertical côncava).
- Resultados adicionais para elementos de cabo (como resultado do estágio de montagem):
- Em cabos para os quais a tensão é necessária (na sintaxe do Robot: TENsão ou FORça), o valor de regulação [m] necessário para a tensão necessária é atribuído.
- Em outros cabos, é atribuída a força essencial para a montagem.
Esses resultados são úteis para projetar o estágio de montagem. Eles estão disponíveis no módulo Resultados selecionando o comando: Tensões > Parâmetros > Resultados para os elementos de cabo no estágio de montagem.
- A força axial (tração) é calculada com base na fórmula:
em que:
N – Força aplicada ao longo da tangente do cabo
Componentes de força FX, FY, FZ – N projetados em direções de eixos sucessivos do sistema de coordenadas local
Equação de cabo durante o trabalho do cabo na estrutura
Quando um caso arbitrário (i) é definido após o primeiro caso de montagem, o comportamento do cabo é obtido solucionando a equação (1). A iteração de uma equação é executada de acordo com as seguintes suposições:
A carga do primeiro caso de carga é adicionada automaticamente à carga no caso (i).
A força de tensão H é tratada como uma quantidade desconhecida.
Consulte também: