問題描述:
在定義索的初始幾何信息時,在【分段點坐標(biāo)】選擇中有兩個選項“變形前幾何形狀”和“變形后幾何形狀”,這兩個選項有對建模及索的最終狀態(tài)有何影響?
解答:
在繪制索單元時,索初始幾何信息中的【分段點坐標(biāo)】選項決定了建模時索的繪制位置。
如果選擇“變形前幾何形狀”繪制索,表格將顯示在索起點和終點不變的條件下,無應(yīng)力索長對應(yīng)的索線形。計算時程序會給索指定非常小的自重荷載以計算索的線形,程序?qū)⒁罁?jù)該變形前的線形坐標(biāo)繪制索。
如果選擇“變形后幾何形狀”繪制索,表格將顯示在索起點和終點不變的條件下,依據(jù)無應(yīng)力索長并考慮索的自重以及【索參數(shù)】一欄指定的“附加重量”和“附加均布荷載”計算出的索線形,程序?qū)⒁罁?jù)該變形后線形坐標(biāo)繪制索。
現(xiàn)在通過一個案例來說明該問題:繪制一根無應(yīng)力長度為6000mm的索,單位長度的附加重量為100N/mm,為了便于讀取索的變形,將分段數(shù)設(shè)置為16段,如下圖所示。

通過上圖中選項1“變形前幾何形狀”建立模型-索1,通過選項2“變形后幾何形狀”建立模型-索2,模型視圖如下:

由上圖中可以看到“模型-索1”中索各個節(jié)點的標(biāo)高(z軸高度)與軸線3000mm重合,索建模的位置為并未發(fā)生變形時的位置。而“模型-索2”中,索與軸線3000mm分離,越靠近跨中兩者的間距越大,此時索位置為考慮了索的自重后的線形,其坐標(biāo)是按照“變形后幾何形狀”建立的。將該模型運行"DEAD"工況,分別查看結(jié)構(gòu)的軸力圖和位移如下所示:
比較兩個模型的軸力可以發(fā)現(xiàn),雖然索單元建模的位置不同,但是索的邊界條件、荷載條件、索的無應(yīng)力長度均相同,因此在重力荷載工況下兩者的軸力是完全相同的,均為7895.29N。

比較兩個模型的位移可以發(fā)現(xiàn)兩者的位移差異很大,“模型-索1”跨中節(jié)點的豎向位移為-28.3183mm,而“模型-索2”跨中節(jié)點的豎向位移為0。但是需要注意的是這兩個模型建模的初始位置并不相同,對于“模型-索1”跨中的最終坐標(biāo)為3000-28.3183=2971.6817mm,而對于“模型-索2”跨中的最終坐標(biāo)為2971.6817149-0=2971.6817mm,兩者最終位置完全相同。
總結(jié):繪制索時選項“變形前幾何形狀”和“變形后幾何形狀”會影響索的建模位置,但是并不會影響索結(jié)構(gòu)的最終狀態(tài)。