Podpory a klouby

Podpory a klouby říkají řešiči, jak konstrukce drží pohromadě. Dohromady způsobují většinu špatných výsledků lineárního výpočtu. Nastavit je není těžké; idealizace za nimi je ale úsudek, který jen vypadá jako nastavení.

Stupně volnosti

Každý uzel jich má šest: posuny $u_x$, $u_y$, $u_z$ a pootočení ${\theta }_x$, ${\theta }_y$, ${\theta }_z$. Podpora některé z nich váže. Pružina jim místo binární volby volný/vázaný dává konečnou tuhost.

Každý ze šesti směrů se nastavuje samostatně, takže ty čtyři řádky jsou předvolby, ne kategorie. Směry jsou vždy globální osy: šikmé ložisko je třeba modelovat geometrií prutů, ne natočenou podporou.

Jedna věc jde nad rámec uzlové podpory:

• Liniové podpory. Stejných šest podmínek rozložených podél čáry, s tuhostí na jednotku délky, na celém prutu nebo na jedné hraně desky. Viz Pružné podloží.

Volba idealizace

Skutečné podpory leží mezi kloubem a vetknutím. Která idealizace je na straně bezpečné, závisí na tom, co posuzujete:

Realistický model skutečného patního plechu je rotační pružina. Pokud ji použijete, uveďte předpokládanou tuhost a odkud pochází. Kontrolor může přijmout předpoklad, který vidí, ne ten, který musí hádat.

Pružiny

Pružiny modelují zeminu, ložiska, neoprenové podložky, sousední konstrukci a jakoukoli vazbu, která není ani nulová, ani nekonečná. Jednotky jsou síla na délku pro posun, moment na radián pro pootočení a síla na délku na jednotku délky u liniové podpory.

Klouby

Kloub (uvolnění) ruší spojitost na jednom konci jednoho prutu. Nejčastější jsou momentové klouby: nosník uložený na konzole, vedlejší prut, který nesmí přitahovat moment, diagonála příhradoviny, která je skutečně kloubová.

Klouby se zadávají na prut, na konec, na stupeň volnosti. Tři pruty sbíhající se v uzlu lze uvolnit každý zvlášť, což chcete tam, kde je jeden prut spojitý a ostatní jsou k němu připojeny kloubově.

Každý uvolněný směr může být tuhý, volný, nebo s konečnou tuhostí. Polotuhý přípoj je správný model šroubovaného čelního plechu, který není ani kloub, ani plná spojitost.

Uvolnění obou konců

Má-li prut přenášet jen osovou sílu, použijte příhradový prut, ne nosník uvolněný na obou koncích. Příhradové pruty nemají rotační stupně volnosti, které by šlo uvolnit, takže mechanismus nemůže vzniknout.

Tuhá ramena

Tuhé rameno sváže stupně volnosti jednoho uzlu s druhým: excentrický přípoj, odsazení mezi osou prutu a jeho skutečným uložením. Je to vazba, ne tuhý prut, takže netrpí problémy s podmíněností jako velmi tuhý prvek.

Pro nosník ležící mimo vlastní osu (průvlak pod deskou, nosník přišroubovaný k boku sloupu) může prut nést také vlastní excentricitu, bez samostatného uzlu a ramene.

Kontrolní seznam

• Konstrukce je někde vázána ve všech šesti globálních směrech.
• Žádný prut není uvolněn na obou koncích kolem stejné osy.
• Pružiny působí ve všech kombinacích v přijatelném směru: zkontrolujte nadzvednutí.
• Kontrola modelu před výpočtem prošla. Zachytí pohyb tuhého tělesa, nejčastější chybu ve vazbách, a pojmenuje směr, který je volný.
• Idealizace podpor jsou uvedeny v protokolu i se zdůvodněním.
• Symetrická konstrukce při symetrickém zatížení dává symetrické reakce. Pokud ne, vazby nejsou takové, jak si myslíte.