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梁柱计算器

    计算放置在 N 个支承上的任意截面的直梁。程序将计算各个支承中的载荷和变形分配以及反作用力大小。

    此应用程序提供了轴向载荷柱的强度校核计算。校核计算将执行所选柱截面的强度校核。

    以公制或英制单位完成此计算。设置 ANSI 标准表示此计算将使用英制单位,即使在相关的截面尺寸中。

    注意我们建议选择使用 Autodesk Inventor 部件中的“拉伸”命令创建的零部件。
    提示有关用于计算梁和柱的计算公式,请参见《工程师手册》。

    操作步骤

    计算梁和压杆

    计算梁和压杆

    1. 在功能区上,单击 “设计”选项卡 “结构件”面板 “梁/柱计算器”
    2. 指定零部件的参数。存在三种定义零部件参数的方式:
      • 单击“大小”列并手动将数据输入到编辑字段中。
      • 确保选中“对象”。在图形窗口中选择零部件。生成器将从零部件中读取数据并将其输入表格中。默认情况下,计算器已从 Autodesk Inventor 传送的参数将灰显,并且编辑字段将被锁定。您可以解锁编辑字段并编辑此类参数。未从 Autodesk Inventor 中传送的参数将显示为黑色,并且您可以手动输入其值。您无法锁定此类编辑字段。但是,计算器无法读取“截面模量”(Wx、Wy)、“扭转式截面模量”(Wk) 和“扭转刚性模量”(Jk) 数据。但是,从资源中心插入的零部件具有所有数据。
      • 单击“截面”,选择梁形状并设定合适的尺寸。
    3. 在“模型”选项卡上:
      • 在“计算类型”分组框中,选择您要执行的计算类型。根据您的选择,将启用“梁计算”或“压杆计算”选项卡。(可以同时启用二者)。
      • 在“材料”分组框中,指定材料值。选中此框以打开材料数据库,您可以在其中编辑表格中的值。
    4. 在“梁计算”选项卡上,指定计算特性并指定载荷和支承。
      注意 如果在“模型”选项卡的“计算类型”区域中选择“梁计算”选项,则会启用“梁计算”选项卡。
    5. 在“梁图形”选项卡上,查看各个梁载荷(例如力或力矩)的示意图。
      注意 如果您在“模型”选项卡的“计算类型”区域中选择“梁计算”选项,则会启用“图形”选项卡。
    6. 在“压杆计算”选项卡上,指定计算特性并指定载荷和支承。
      注意 如果在“模型”选项卡的“计算类型”区域中选择“压杆计算”选项,则会启用“压杆计算”选项卡。
    7. 单击“计算”以执行计算。结果值将显示在“梁计算”选项卡、“压杆计算”选项卡和“梁图形”选项卡右侧的“结果”区域中。
    8. 单击 “结果”以显示 HTML 报告。
    9. 单击“确定”以将所选计算插入 Autodesk Inventor 中。

    向“梁和柱计算器”输入零部件截面值

    当您想要执行梁或柱计算时,需要有模型数据才能执行计算并设定载荷和支承。请在“模型”选项卡上的“梁/柱零部件”区域中输入模型数据。获取模型数据有三种方法。

    手动输入值

    在“梁/柱零部件”区域中,手动为梁或柱零部件输入值。单击“大小”列中的值,然后输入值。我们推荐输入所有值。但是并非必须输入这些值,计算将会插入到 Autodesk Inventor 图形区域中。当您切换到“梁计算”选项卡并单击“计算”时,计算将失败,且“消息摘要”区域中的消息将通知您,要想成功执行计算,参数值不得为零。

    使用“截面”命令

    1. 在“设计”选项卡的“梁/柱零部件”区域中,单击“截面”命令。
      注意“剖视反向”按钮能够以 90 度旋转梁截面,并更改梁截面尺寸的值。它可以交换 X 轴和 Y 轴。
    2. 系统会提供一个可用截面的列表。选择适当的截面轮廓。在适当的对话框中输入截面值。尺寸和值(例如“截面模量”或“惯性矩”)将自动插入到“梁/柱零部件”区域中的编辑字段中。

    从资源中心零件读取数据

    当您的部件中包含通过资源中心插入的零件时,“梁和柱计算器”便能够读取零件的数据。

    注意您必须连接到资源中心才能使用此过程。
    1. 在部件文件中,单击 “装配”选项卡 “零部件”面板 “从资源中心放置”
    2. 在“类别视图”中,选择“结构形状”,并选择要插入的零件。
    3. 双击该零件以打开零件对话框。选择零件的参数。
    4. 单击“确定”将零件插入到部件中。在“另存为”对话框中,指定零件名称及其位置。
    5. 在功能区上,单击 “设计”选项卡 “结构件”面板 “梁/柱计算器”
    6. 在“模型”选项卡上,确保选中“对象”命令。在图形窗口中选择该零件。所有必需数据均将插入到“梁和柱计算器”中。灰色数据是不可编辑的。
      注意要知道,并非所有资源中心零件都提供所有数据。将丢失的数据手动插入到“模型”选项卡中。
    7. 若要更改值,请单击特定编辑字段旁边的锁定图标。该编辑字段将启用,因此您可以编辑该值。

    使用“梁和柱计算器”编辑梁和柱

     
    1. 打开已插入设计加速器梁或压杆的 Autodesk Inventor 部件。
    2. 选择梁或压杆,单击右键以显示关联菜单,然后选择“使用设计加速器编辑”命令。
    3. 编辑梁或压杆。如果更改了计算值,请单击“计算”以查看强度校核。计算结果会显示在“结果”区域中。导致计算失败的输入将以红色显示(它们的值与插入的其他值或计算标准不符)。计算报告会显示在“消息摘要”区域中。
    4. 单击“确定”。

    参照

    梁和压杆计算器 -“模型”选项卡

    计算梁和压杆,并创建其应力和变形的图形表达。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”

    梁/压杆零部件

    使用此区域可指定零部件。

    对象

    单击该按钮并选择零部件。生成器将从零部件中读取数据并将其输入表格中。已由计算器从 Autodesk Inventor 中传送的参数将显示为灰色并被锁定。您可以解锁编辑字段并编辑此类参数。

    未从 Autodesk Inventor 中传送的参数将显示为黑色,并且您可以手动输入其值。您无法锁定此类编辑字段。

    截面

    选择所需的截面类型以启用计算。如果在部件中没有适当的零部件,请使用此选项。从下拉列表中选择截面类型。单击所需的截面类型时,将显示一个对话框,您可以在其中指定或测量截面参数(大小)。

    翻转截面

    对非对称截面(例如 I 型)使用此选项。如果单击“翻转截面”选项,则会翻转惯性矩和抗弯截面模量值。

    值表

    显示进行理想的梁和压杆计算所必需的所有值列表。您仅可以编辑“大小”列。

    计算类型

    选择执行的计算类型(梁计算、压杆计算或二者)。

    梁计算

    单击该按钮并选择零部件。生成器将读取输入到表格中的数据。默认情况下,选中该复选框。您可以清除此复选框并编辑此类参数的值。未由计算器从 Autodesk Inventor 中传送的参数将显示为灰色,并且不可编辑。

    柱计算

    选择适当的截面类型以启用计算。如果在部件中没有适当的零部件,请使用此选项。从下拉列表中选择截面类型。单击截面类型时,将显示一个对话框,您可以在其中指定或测量截面参数(大小)。

    材料

    选择零部件材料及其特性。选中此框以打开材料数据库,您可以在其中选择适当的材料。

    如果从材料数据库中选择材料,则其值将自动插入到以下编辑字段中并锁定编辑字段。若要解锁字段,请清除该框。

    消息摘要

    显示有关计算的报告。若要打开“计算”和“设计”选项卡底部的“消息摘要”区域,请双击选项卡底部的双线或单击选项卡底部的 V 形。

    工具栏命令

    梁和压杆计算器 -“梁计算”选项卡

    设置用于计算梁的参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”,并切换至“梁计算”选项卡。

    载荷与支承

    使用此区域指定载荷和支承。从下拉列表中选择“载荷”或“支承”。根据您的选择,工具栏中将显示命令。“选项”按钮始终可用。

    单击此按钮以添加适当的力、载荷或支承。将显示一个对话框,可以在其中编辑值。

    所选力或支承显示在列表中,您可以在其中编辑或删除所选力或支承。

    载荷和支承的图形表达将显示在 Autodesk Inventor 窗口中。像使用三维夹点一样使用预览。可以将预览拖至适当的位置。双击以显示编辑对话框。将鼠标光标移至图形表达上,以显示力或支承的描述。在“梁计算”选项卡的列表中选择载荷或支承时,将在 Autodesk Inventor 窗口中选中其图形表达,反之亦然。

    仅有一个支承承载轴向载荷,其示意图显示与其他支承不同。

    载荷

     

    添加力 单击将打开“径向力”对话框,您可以在其中设置径向力特性,如距离或角度。

     

    添加轴向力 单击将打开“轴向力”对话框窗口,您可以在其中设置轴向力特性,如距离或轴向力值。

     

    添加均布载荷 单击将打开“均布载荷”对话框,您可以在其中设置均布载荷特性,如长度或角度。

     

    添加弯矩 用于指定所有方向上的力矩。Mx(转矩)、My(弯矩 - XZ 平面)和 Mz(弯矩 - XY 平面)。正向力矩的作用方向为逆时针方向。

    单击以打开“弯矩”对话框,并设置弯矩特性。

     

    添加转矩 使用两个相反的力输入转矩。其中一个力表示实际转矩,而另一个力必须为负(例如,150 Nm 和 -150 Nm)。所有转矩的总和(最大)必须等于 0。

    单击以打开“转矩”对话框,并设置转矩特性,如距离或转矩值。

     

    添加公共载荷 单击以打开“公共载荷”对话框,并设置公共载荷特性,如力或长度。

    支承

     

    添加固定支承 单击以打开“固定支承”对话框,并设置固定支承特性。

     

    添加自由支承 单击以打开“自由支承”对话框,并设置自由支承特性。

     

    添加抑制 单击以打开“抑制”对话框,并设置抑制特性。

     

    选项 单击以打开“选项”对话框,并指定三维和二维预览设置。

    载荷和支承是可编辑的:

     

    打开适当的对话框以编辑载荷或支承。

     

    删除选定的载荷或支承。

    计算特性

    使用密度

    选中此框以在计算中包括质量。如果清除“使用密度”复选框,则计算中将不包含密度。按照使用密度的情况计算质量。

    使用剪切位移比

    确定是否在变形计算中使用该值。

    剪切位移比:在截面轮廓上施加的径向力可导致其折弯和滑动。如果此截面轮廓折弯程度较大(长的或薄的截面轮廓),则不会产生滑动影响,并且将忽略剪切位移比(关闭)。对于厚的或刚性截面轮廓,此影响较为明显。对于圆柱截面轮廓,将使用值 1.18 作为默认值。

    梁分区数

    指定用于计算的梁分区数。

    等效应力模式

    选择 HMH 或 Tresca-Guest 模式的等效应力计算。选定的模式将影响等效应力的计算值。

    结果

    若要在“计算”选项卡的右侧显示“结果”区域,请双击右侧的双线或单击 V 形。

    显示计算的尺寸值,例如质量或长度。单击“计算”以显示值。可以更改已计算的结果值的单位。双击要更改的指定值。

    “结果”窗格中会显示以下输出参数:

    • 结果
      • 截面长度 (L)
      • 质量 (Mass)
      • 最大弯曲应力 (sB)
      • 最大剪切应力 (tS)
      • 最大扭应力 (t)
      • 最大拉伸应力 (sT)
      • 最大约化应力 (sred)
      • 最大变形 (fmax)
      • 扭曲角度 (f)
    • 载荷
      • 在 Y 轴上的变形 (fY)
      • 在 X 轴上的变形 (fX)
    • 支承
      • 在 Z 轴上的支承 (FZ)
      • 在 Y 轴上的支承 (FY)
      • 在 X 轴上的支承 (FX)
      • 在 Y 轴上的支反力矩 (YY)
      • 在 X 轴上的支反力矩 (YX)
      • 在 Y 轴上的变形 (fY)
      • 在 X 轴上的变形 (fX)
    注意有关计算的参数的详细信息,请参见《工程师手册》。

    位置标记

     

    在梁上定义载荷和支承的定位点。按住 ALT 键并拖动可以移动力或支承,并将其指定到另一个位置标记。

    消息摘要

    显示有关计算的报告。若要打开“计算”和“设计”选项卡底部的“消息摘要”区域,请双击选项卡底部的双线或单击选项卡底部的 V 形。

    工具栏命令

    梁和压杆计算器 -“压杆计算”选项卡参考

    设置用于计算压杆的参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”,然后切换到“柱计算”选项卡

    载荷

    指定输入力、结束条件的系数和最大载荷压杆长度。

    轴向载荷

    指定最大控制力。其方向显示在示意图(显示有单个结束类型)上。

    端部条件系数

    根据在主对话框中包含结束类型的示意图来输入系数。这些值仅为理论上的值。也要考虑安装间隙和弹性。

    单击编辑字段旁边的按钮以显示可让您指定系数值的示意图。选择适当的压杆,并单击“确定”。会将系数值传送到“压杆计算”选项卡。

    要求的安全系数

    为所需的安全极限设置适当的值(通常在 2 - 10 范围内)。

    输入压杆计算的值。如果计算器无法传输 Autodesk Inventor 对象中的适当数据,则会禁用编辑字段。禁用的值与在“模型”选项卡中输入的参数对应。

    输入压杆长度、截面面积和最小惯性矩的值。

    图形区域

    在图形区域中,根据长细比显示临界应力的图形。

    结果

    若要在“计算”选项卡的右侧显示“结果”区域,请双击右侧的双线或单击 V 形。

    将显示计算的尺寸值,例如长细比。单击“计算”以显示值。可以更改已计算的结果值的单位。双击要更改的指定值。

    下列输出参数显示在“结果”窗格中:

    • 结果
      • 长细比 (l)
      • 最小旋转半径 (jmin)
    • 兰金 (Rankine) 公式
      • 兰金临界应力 (sR)
      • 兰金临界力 (FcrR)
      • 兰金最大力 (FmaxR)
      • 兰金计算安全系数 (kscR)
    • 欧拉 (Euler) 公式
      • 欧拉临界应力 (sE)
      • 欧拉临界力 (FcrE)
      • 欧拉最大力 (FmaxE)
      • 欧拉计算安全系数 (kscE)
    • 约翰逊 (Johnson) 公式
      • 约翰逊临界应力 (sE)
      • 约翰逊临界力 (FcrJ)
      • 约翰逊最大力 (FmaxJ)
      • 约翰逊计算安全系数 (kscJ)
    • 纯压力
      • 压应力 (sP)
      • 临界力 (FcrP)
      • 最大力 (FmaxP)
      • 计算安全系数 (kscP)
    注意有关计算的参数的详细信息,请参见《工程师手册》。

    消息摘要

    显示有关计算的报告。若要打开“计算”和“设计”选项卡底部的“消息摘要”区域,请双击选项卡底部的双线或单击选项卡底部的 V 形。

    工具栏命令

    径向力

    使用此对话框以输入梁径向力参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”区域的下拉列表中选择“载荷”,然后从工具栏上单击“添加力”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控件中选择“径向力”,然后单击“载荷特性”。
    • 双击 Autodesk Inventor 窗口中的载荷预览。

    特性

    输入从截面始端、中间或末端测量的距离值,此截面由激活的位置标记来定义。

    根据您的选择,该区域中下面一部分将显示带角度的力或在 Y 和 X 轴上的力以及其他选项。

     

     

    带角度的力

     

     

     

     

    输入力的值。

     

     

     

     

    角度 输入角度值。

     

     

    在 Y 轴和 X 轴上的力

     

     

     

     

     

    Y 轴上的力 输入 Y 轴上的力的值。

     

     

     

     

    在 X 轴上的力”用于输入在 X 轴上的力值。

    “轴向力”

    使用此对话框可以输入梁的轴向力参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”区域的下拉列表中选择“载荷”,然后从工具栏上单击“添加轴向力”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控件中选择“轴向力”,返回单击“载荷特性”。
    • Autodesk Inventor 窗口中双击力预览。

    特性

    距离

    输入从截面始端、中间或末端测量的距离值,此截面由激活的位置标记来定义。

    轴向力

    输入轴向力的值。

    公共载荷

    使用此对话框可输入梁的公共载荷参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”区域的下拉列表中选择“载荷”,然后单击“添加公共载荷”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控件中选择“公共载荷”,然后单击“载荷特性”。
    • 双击 Autodesk Inventor 窗口中的载荷预览。

    输入“径向力”、“轴向力”、“均布载荷”、“弯矩”、“转矩”和“距离”的值。单击“确定”以重新计算这些值。

    均布载荷

    使用此对话框可输入梁的均布载荷参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”区域的下拉列表中选择“载荷”,然后从工具栏上单击“添加均布载荷”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控件中选择“均布载荷”,然后单击“载荷特性”。
    • 双击 Autodesk Inventor 窗口中的载荷预览。

    特性

    输入从截面始端、中间或末端测量的距离值,此截面由激活的位置标记来定义。

    根据您的选择,该区域中下面一部分将显示带角度的载荷或在 X 轴和 Y 轴上的载荷以及其他选项。

     

     

    带角度的载荷

     

     

     

     

    均布载荷”用于输入均布载荷的值。

     

     

     

     

    长度”用于输入长度值。

     

     

     

     

    角度 输入角度值。

     

     

    在 X 轴和 Y 轴上的载荷

     

     

     

     

     

    在 Y 轴上的均布载荷”用于输入在 Y 轴上的均布载荷值。

     

     

     

     

    在 X 轴上的均布载荷”用于输入在 X 轴上的均布载荷值。

     

     

     

     

    长度”用于输入长度值。

    弯矩

    使用此对话框可以输入梁弯矩参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”区域的下拉列表中选择“载荷”,然后在工具栏中单击“添加弯矩”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控件中选择“弯矩”,然后单击“载荷特性”。
    • 双击 Autodesk Inventor 窗口中的载荷预览。

    特性

    输入从截面始端、中间或末端测量的距离值,此截面由激活的位置标记来定义。

    力矩

    根据您的选择,该区域中下面一部分将显示带角度的力矩或在 X 轴和 Y 轴上的力矩以及其他选项。

     

     

    带角度的力矩

     

     

     

     

     

    弯矩 输入弯矩的值。

     

     

     

     

    角度 输入角度值。

     

     

    在 X 轴和 Y 轴上的力矩

     

     

     

     

     

    Y 轴上的弯矩 输入 Y 轴上的弯矩的值。

     

     

     

     

    X 轴上的弯矩 输入 X 轴上的弯矩的值。

    支承

    使用此对话框可以输入梁支承参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”下拉列表中选择“支承”,然后在工具栏中单击“添加固定支承”或“添加自由支承”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控件中选择自由或固定支承,然后单击“支承特性”。
    • 双击 Autodesk Inventor 窗口中的支承预览。

    距离

    输入定义约束与元素左侧之间距离的距离值。

    支反力矩

    定义 XY 和 XZ 平面的可塑性。

    径向位移

    输入 XY 和 XZ 平面的径向位移值。

    转矩

    使用此对话框可以输入梁转矩参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”下拉列表中选择“支承”,然后在工具栏中单击“添加转矩”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控件中选择“转矩”,然后单击“载荷特性”。
    • 双击 Autodesk Inventor 窗口中的转矩预览。

    特性

    输入距离值。

    力矩

    输入力的值。

    约束

    使用此对话框可以输入约束参数。

    访问:

    功能区:“设计”选项卡“结构件”面板“梁/压杆计算器”
    • 单击“梁计算”选项卡。在“载荷和支承”下拉列表中选择“支承”,然后在工具栏中单击“添加抑制”。
    • 在“计算”选项卡的“载荷和支承”区域中,在树控制中选择抑制,然后单击“抑制特性”。
    • 双击 Autodesk Inventor 窗口中的支承预览。

    距离

    输入定义约束与元素左侧之间距离的距离值。

    支反力矩

    定义 XY 和 XZ 平面的可塑性。

    径向位移

    输入 XY 和 XZ 平面的径向位移值。