
【化】 nodal load
【计】 node; node point
【化】 nodal; nodal point; node
【医】 Gaussian points; nodal points
【经】 node
load
【化】 load
在结构力学与有限元分析领域,"节点载荷"(Nodal Load)指作用于离散化结构模型连接点处的集中力或力矩。该术语由"节点"(离散化模型的连接点)与"载荷"(外部施加的力学作用)构成复合词,其核心特征包含三个维度:
力学定义
节点载荷以矢量形式表达,包含大小、方向和作用点三个基本要素。在三维坐标系中可分解为$F_x$、$F_y$、F_z三个平动分量和$M_x$、$M_y$、$M_z$三个转动分量,具体表达为: $$ mathbf{F} = begin{bmatrix} F_x F_y F_z M_x M_y M_z end{bmatrix} $$
工程应用
在桥梁工程领域,节点载荷常用于模拟桥墩与主梁连接处的支座反力(《桥梁设计手册》第3版);在航空航天领域,用于计算机翼与机身连接点的气动载荷分布(NASA技术报告TN D-7521)。
计算原理
基于胡克定律的刚度矩阵法要求节点载荷满足$mathbf{K}mathbf{U} = mathbf{F}$平衡方程,其中$mathbf{K}$为刚度矩阵,$mathbf{U}$为节点位移向量。该方法在《有限元方法基础》(T.R. Chandrupatla著)第5章有系统阐述。
标准化分类
ASTM E2762-19标准将节点载荷细分为静载荷(如建筑恒载)、动载荷(如地震作用)和热载荷(如管道热胀冷缩)三类,其中热载荷计算需引入温度应变项$epsilon_T = alphaDelta T$(α为材料热膨胀系数)。
节点载荷是结构工程中的专业术语,其核心含义和特点如下:
节点载荷指作用于结构节点上的集中荷载,其单位为千牛顿(kN)。这里的“节点”指杆件交汇点或支撑点,例如桁架的连接点、梁柱交接处等。这种荷载的特点是作用范围集中于一点,与均布荷载(如墙面自重)形成对比。
对比项 | 节点载荷 | 节点力 | 节间荷载 |
---|---|---|---|
作用位置 | 杆件交汇节点 | 单元等效到节点的内力/外力 | 节点之间的杆件部分 |
力学效应 | 仅引起杆件轴力(理想桁架) | 包含应力等效的内力分量 | 导致杆件产生弯矩和剪力 |
来源 | 外部直接施加或等效移植 | 单元应力分析结果 | 外部施加于杆件中部 |
合理计算节点载荷直接影响结构安全性。例如钢结构节点若超载可能导致连接失效,而混凝土节点超载易引发剪切破坏。工程中需通过有限元分析等手段精确计算节点载荷分布。
(注:以上综合参考,完整技术规范请查阅结构力学教材或GB50009《建筑结构荷载规范》)
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