Flächenlast: Verteilte Flächenlast definieren

Das Kommando dient dazu, konstante oder veränderliche Flächenbelastung in einer Ebene oder auf einer Zylinderfläche zu definieren, wobei die verteilte Belastung sofort in statisch äquivalente Knotenkräfte für die Eckknoten der belasteten Elemente umgewandelt wird.

Der Lastbereich und die Lastrichtung werden in einem lokalen Bezugssystem angegeben, welches durch drei Elementknoten festgelegt wird. Die Gerade vom ersten zum zweiten Knoten bildet die lokale x-Achse des Bezugssystems, die y-Achse ist senkrecht dazu in der Ebene der drei Knoten und die z-Achse bildet mit x und y ein Rechtssystem. Die Koordinaten der drei Bezugsknoten legen zugleich den maximalen Ausdehnungsbereich der Belastung fest, die Lastfläche muss vollständig innerhalb dieser Koordinaten liegen.

Zunächst werden alle Elemente ermittelt, welche in der Ebene und innerhalb der Ausdehnung des lokalen Bezugssystems liegen, wobei bei Volumenelementen die Oberflächen dieser Elemente betrachtet werden, nur die Eckknoten dieser Flächenelemente werden belastet.

Unterschieden werden vier Typen von Flächenbelastungen:

Ebene, p = const

Bei dieser Option kann ein konvexer, polygonal begrenzter Lastbereich in der Ebene des Bezugssystems angegeben werden. Es ist nur konstante Lastverteilung zulässig. (Bild)

Ebene, p = f(x,y)

Bei dieser Option muss das Lastgebiet rechtwinklig sein und parallel zu den Achsen des lokalen Bezugssystems verlaufen. Alle belasteten Elemente müssen rechtwinklig sein. Die Belastung kann in beiden Richtungen quadratisch veränderlich sein. (Bild)

Kreissektor

Bei dieser Option wird ein rechtwinkliger Ausschnitt in der Ebene eines Kreissektors belastet. Zusätzlich zu den drei Bezugspunkten muss ein lokales Zylinderkoordinatensystem angegeben werden. Alle Kanten der belasteten Elemente müssen parallel zu den Koordinatenachsen des Zylinderkoordinatensystems verlaufen. Die Belastung kann in beiden Richtungen quadratisch veränderlich sein (Bild).

Kreiszylinder

Bei dieser Option wird ein rechtwinkliger Ausschnitt auf einer Zylinderfläche belastet. Zusätzlich zu den drei Bezugspunkten muss ein lokales Zylinderkoordinatensystem angegeben werden. Alle Kanten der belasteten Elemente müssen parallel zu Koordinatenachsen des Zylinderkoordinatensystems verlaufen. Die Belastung kann in beiden Richtungen quadratisch veränderlich sein (Bild).

Jeder Flächenlast werden zur Identifikation zwei Kennzahlen zugeordnet: Ein Index und eine Lastset-ID. Die Lastset-ID kann für verschiedene Flächenlasten gleich sein, jede Flächenlast muss jedoch einen eigenen Index besitzen. Mit der Schaltfläche „Neuer Index“ wird der nächste freie Index eingetragen, wobei jedoch mit den Kommandos „ElementLast“ und „Flächendruck“ definierte Flächenlasten in derselben Datenstruktur gespeichert werden und die dort verwendeten Indizes nicht verfügbar sind. Wird ein bereits verwendeter Index eingetragen, so können die unter dem Index gespeicherten Werte angezeigt und geplottet, gelöscht oder modifiziert werden.

Mit der Schaltfläche „Speichern“ werden die spezifizierten Werte gespeichert, hierbei werden auch die äquivalenten Knotenkräfte berechnet und gespeichert. Mit der Schaltfläche „Löschen“ können gespeicherte Werte für einen Index oder einen Indexbereich wieder gelöscht werden.

Nach Aufruf des Kommandos erscheint das dargestellte Dialogfenster mit folgenden Optionen:

Lokales Bezugssystem (3 Knoten)

Ebene, p = const: Rechtwinkliger oder polygonal begrenzter Lastbereich mit konstanter Lastverteilung.

Ebene, p = f (x,y): Rechtwinkliger Lastbereich mit veränderlicher Lastverteilung. Kanten des Lastbereiches und Elementkanten müssen parallel zu den Achsen des lokalen Bezugssystems verlaufen.

Kreissektor: Rechtwinkliger Lastbereich mit veränderlicher Lastverteilung auf einem Kreissektor. Bei dieser Option muss zusätzlich zu den drei Knoten des Bezugssystems aus der aufklappbaren Liste die Nummer eines definierten Zylinderkoordinatensystems ausgewählt werden. Kanten des Lastbereiches und Elementkanten müssen parallel zu den Achsen des lokalen Bezugssystems verlaufen.

Kreiszylinder: Rechtwinkliger Lastbereich mit veränderlicher Lastverteilung auf einer Zylinderfläche. Bei dieser Option muss ebenfalls die Nummer eines definierten Zylinderkoordinatensystems ausgewählt werden. Kanten des Lastbereiches und Elementkanten müssen parallel zu den Achsen des lokalen Bezugssystems verlaufen.

Knoten: In dem Eingabefeld sind die Nummern von drei Knotenpunkten für das lokale Bezugssystem anzugeben. Wird die Schaltfläche „Grafisch“ angeklickt, so können diese Knoten anschließend grafisch selektiert werden.

Lastausdehnung im Bezugssystem

Relativ (ul, ur, vl, vr): Im Eingabefeld sind die linken und rechten Grenzen der Ausdehnung eines rechtwinkligen Lastbereiches anzugeben. Die Ausdehnung ist relativ im Verhältnis zur Größe des Bezugssystems anzugeben (0 <= u, v <= 1). Indem für die linke und rechte Grenze dieselben Werte angegeben werden, kann auch eine Linienlast oder Punktlast spezifiziert werden.

Absolut (xl, xr, yl, yr): Im Eingabefeld sind die linken und rechten Grenzen der Lastausdehnung im Bezugssystem anzugeben.

Polygonzug: Im Eingabefeld sind die relativen Koordinaten der Punkte eines Polygonzuges anzugeben. Der Polygonzug kann maximal 8 Punkte umfassen. Das Lastgebiet muss konvex sein. Diese Option ist nur beim Lastverteilungstyp „Ebene, p = const“ verfügbar.

Grafisch: Wird die Schaltfläche angeklickt, so sind abhängig vom gewählten Typ der Lastausdehnung entweder der linke und rechte Punkt des rechtwinkligen Lastgebietes oder die Eckpunkte des Polygonzuges grafisch festzulegen. Die relative Lastausdehnung bzw. die relativen Koordinaten der digitalisierten Punkte werden in dem Eingabefeld eingetragen.

Plot: Wird die Schaltfläche angeklickt, so wird das Lastgebiet grafisch dargestellt.

Lastverteilung, Lastrichtung im lokalen System

Konstant: Es wird konstante Lastverteilung im Lastgebiet angenommen, die Größe der Belastung ist im Eingabefeld einzutragen.

Linear: Anzugeben sind die Lastwerte in den 4 Eckpunkten des rechtwinkligen Lastgebietes, in der Folge entgegen Uhrzeigersinn.

Quadratisch: Zusätzlich zur linearen Verteilung sind noch die Lastwerte in den Kantenmittelpunkten der 4 Kanten des rechtwinkligen Lastgebietes anzugeben.

Plot: Wird die Schaltfläche angeklickt, so wird die Lastverteilung über dem Lastgebiet grafisch dargestellt.

Gesamtlast: In dem Eingabefeld kann eine Gesamtlast angegeben werden, ist diese nicht Null, so werden die angegebenen Lastwerte der Lastverteilung so skaliert, dass sich insgesamt die angegebene Gesamtlast ergibt.

Richtungsvektor: Anzugeben ist der Vektor der Lastrichtung im lokalen Bezugssystem.

Index, LastSet ID

Index: Die aufklappbare Liste zeigt alle für diesen Lasttyp bisher verwendeten Indizes. Mit der Schaltfläche „Werte anzeigen“ werden die unter einem Index gespeicherten Werte in dem Dialogfenster angezeigt. Für die Funktionen „Plot“ und „Lösche“ kann in dem Eingabefeld ein Indexbereich eingetragen werden.

Neuer Index: Mit der Schaltfläche wird der nächste freie Index für eine neue Flächenbelastung in das Eingabefeld „Index“ eingetragen.

LastSetID: Die aufklappbare Liste zeigt alle bisher verwendeten LastSetIDs. Es kann eine vorhandene LastSetID ausgewählt oder eine neue ID in dem Eingabefeld eingetragen werden.

Plot

Superponieren: Wird die Option eingeschaltet, so wird für den Plot eine neue Displayliste verwendet.

Plot Lastverteilung: Für den angegebenen Index oder Indexbereich werden die Bezugsknoten und Achsen des lokalen Bezugssystems, der Lastausdehnungsbereich und die Lastverteilung senkrecht über der Lastfläche geplottet.

Plot Vektoren: Für den angegebenen Index oder Indexbereich werden die berechneten statisch äquivalenten Knotenkräfte geplottet.

Vlänge: Die zu plottende Länge für den größten Vektor bzw. die maximale Höhe für den Plot der Lastverteilung muss angegeben werden.

Farbindex: Mit unterschiedlichen Farbindizes können verschiedene Lastgruppen grafisch unterschieden werden.

Beschriften: Wird die Option eingeschaltet, so werden die Vektoren mit dem Betrag der Vektorlänge beschriftet.

Stellen: Für die Beschriftung der Vektoren ist die Anzahl der Nachkommastellen anzugeben.

Kontrolle

Wird die Schaltfläche angeklickt, so werden für den eingetragenen Lastindex die Resultierende aller berechneten äquivalenten Knotenkräfte und die Lage dieser Resultierenden in dem lokalen Bezugssystem berechnet und im Protokollfenster angezeigt. Der resultierende Kraftvektor wird zusätzlich grafisch dargestellt.