问题描述:
请问,如何在 SAP2000 中创建如下所示的双曲抛物面?
解答:
方法一:几何模板(不可行)
如下所示,虽然 SAP2000 提供【双曲抛物面】几何模板,但几何形式固定单一,无法创建【问题描述】中的马鞍形双曲抛物面。
方法二:拉伸操作(不可行)
虽然 SAP2000【线→面】拉伸操作提供自定义路径的高级选项,但贝塞尔曲线和 B 样条曲线无法创建“严格过三个点”的抛物线。如下所示,用户在【快速路径】中输入的控制点(9,9,3),对应【拉伸路径】中的坐标值为(9,9,4.5),二者存在明显差异。
此外,SAP2000 拉伸操作无法保证“被拉伸剖面的法线方向不变”,而是采用“剖面法线与路径切线的夹角保持不变”的处理方式。如以下左图所示,右侧的【初始剖面】为竖向平面,但拉伸至左侧的【终止剖面】却转换为空间倾斜的平面,这并不符合双面抛物面的解析公式。
ABAQUS 或其它 CAD 造型软件采用“扫掠”操作创建双曲抛物面,该方法可以设置“剖面法线方向保持不变”,如下所示。对此,用户可以利用通用的图形文件格式(如 *.igs)或单元和节点的数据文件(如 *.inp)导入曲面或网格,虽然操作略显繁琐,但切实可行。
方法三:交互式数据库编辑(可行)
1, 在 SAP2000 中利用模板或切割操作,创建 XY 平面内的网格,如以下左图所示。
2, 利用 SAP2000 交互式数据库编辑,将全部节点的坐标值 X、Y、Z 导出至 Excel。
3, 在 Excel 中,按双曲抛物面的解析公式修改节点的 Z 坐标,例如:
Z=X2/a2-Y2/b2(a=b=6)
4, 从 Excel 中返回 SAP2000,将修改的节点坐标值应用于 SAP2000。
完成上述操作后,平面网格即可更新为双曲抛物面网格,如以下右图所示。