面

面用于描述表面尺寸远大于厚度的平面或曲面构件的几何形状。面的刚度由其材料和厚度决定。在生成有限元网格时，会在面上生成2D单元。计算时这些单元设在面的重心轴上。

输入面时可以使用已有的**边界线**。如果您通过导航器上下文菜单中的选项或工具栏按钮以图形方式定义面（见图平面面的按钮），则在对话框中设置面的参数并点击OK后，定义线将自动生成。

"**基本**"选项卡管理基本的面参数。勾选复选框后会添加更多选项卡，您可以在其中进行具体设置。

刚度类型

刚度类型控制面以何种方式承受内力，或者对面假定哪些特性。列表中提供多种类型供选择。

规范

面传递弯矩和膜力。该方法描述均质各向同性面模型的一般行为。面的刚度特性与方向无关。

无厚度

面不具有刚度。该类型适用于实体的围合面。

刚性

该刚度类型可用于模拟非常刚硬的面，以在对象之间建立刚性连接。

膜

面在所有方向上具有相同的刚度。但仅传递受拉状态下的膜力（n_x、n_y）以及膜剪力（n_xy）。在受压、横向力以及弯矩作用下，受影响的面单元失效。

膜仅受压

仅传递弯矩和受压状态下的膜力。当膜力产生拉力时，受影响的面单元失效（例如：孔壁承压）。

导荷虚面

该类型可将面荷载施加到未用面填充的区域，例如作用在窗户上的风荷载或大厅的杆件。该面的荷载会分布到边界或集成的对象上。如果生成杆件荷载，荷载会按照全局方向换算到实际杆件长度上（荷载方向X_L、Y_L、Z_L）。面本身不具有刚度。

导荷标准可在"**导荷虚面**"选项卡中设置。

"导荷方向"描述荷载应施加到对象上的方向。列表中提供基于FEM计算的各向同性分布选项，以及在各向异性条带上布置的选项，条带可沿一个或两个局部面轴设置以确定荷载作用宽度。

在"各向同性 | FEM"选项中，RFEM使用一个单独的部分模型来确定荷载分布，其中该面通过一个刚性面单元表示。所有集成到面中的对象（杆件、线和节点支座、与模型单元相连的线、耦合或节点等）都被刚性线或刚性节点支座替代。该部分模型的反力随后作为荷载用于RFEM的3D计算。如果某些对象不应传递荷载，可以在"对以下对象无作用"部分中指定。

在通过条带导荷时，您可以指定RFEM应如何进行"荷载分布"。默认情况下，荷载以变化的分布形式分配给相邻对象。如果您希望荷载恒定分布，请在列表中选择相应条目。两种方式的差异见下图。

如果在"选项"部分中激活"**高级分布设置**"复选框，则可以输入"条带宽度"、"平滑系数"和"面上最少条带数量"。只有在荷载分布出现问题时才需要进行调整。这些参数的作用在技术文章导荷虚面的高级分布设置中通过示例进行了说明。

对于导荷虚面，您还可以"设置面自重"，例如考虑玻璃的自重。

在"对以下对象无作用"部分中，可以将杆件、线和节点排除在荷载传递之外（例如支撑）。您可以单独指定对象，或选择一个与不受荷载的杆件或线平行的参照对象。

当面的边界线定义好后，"受荷对象"部分中会显示受荷的杆件、线和节点。如果您需要特定的荷载分布，请在"基本"选项卡中勾选"**荷载分布系数**"复选框。然后您可以在荷载分布系数选项卡中单独设置承荷对象的系数。

在通过条带导荷时，您可以考虑"杆件偏心"或"截面分布"，以正确反映杆件的几何位置或其走向（参见章节截面）。"忽略弯矩平衡"复选框默认未激活。这样，由面荷载产生的对重心的弯矩会与由杆件荷载产生的对重心的弯矩进行平衡。但对于节点荷载，该选项没有意义。下图展示了自由线荷载在考虑和不考虑弯矩平衡时如何分配到对面的杆件上。

支撑

该刚度类型可以在建模中简单且贴近实际地考虑压型钢板、檩条和支撑的稳定作用。

支撑面不作为刚度有效的对象考虑。它仅作为几何基础，用于定义位于支撑面内的杆件和对象，并确定其支撑作用。因此，对于支撑面，取消激活以用于计算复选框会自动勾选，且无法取消。

支撑面的标准可在支撑、参数和容差选项卡中设置。

支撑

有两种基本不同的支撑类型可供选择。

• "**面**"

压型钢板的支撑作用通过一个正交各向异性面来表示，该面通过刚性耦合与相连的杆件连接。紧固件的刚度通过刚性耦合中的线铰来考虑。

通过"张拉方向"可以确定压型钢板的方向。它影响正交各向异性面的方向，并在定义正交各向异性特性时被考虑。x轴和y轴相对于面的局部xyz轴系统。

在"与面相连的杆件"部分中，会自动列出作为压型钢板横梁和纵梁考虑的杆件。这些是位于定义的容差范围内、处于支撑面平面内并垂直或平行于压型钢板张拉方向的所有杆件。

"对以下对象无作用"部分可以将某些杆件排除在作为相连杆件的自动分配之外。

• "**杆件支座**"

压型钢板、檩条或支撑的稳定作用通过面上杆件的杆件支座来考虑：为这些相连的杆件生成相应的杆件剪切板和转动约束。

通过"支撑方向"可以确定压型钢板或檩条的方向。x轴和y轴相对于面的局部xyz轴系统。

在"被支撑的杆件"部分中，会自动列出限制支撑面端部区域或最接近支撑面边界或位于面内部区域的杆件。适用处于支撑面平面内以及垂直于支撑方向方向的容差。

"对以下对象无作用"部分可以将某些杆件排除在作为相连杆件的自动分配之外。

参数

"参数"选项卡与支撑类型相对应：对于面，您定义压型钢板和紧固件的特性；对于杆件支座，您确定起稳定作用的构件。

• "**面**"

在"面板"类别中确定压型钢板。在列表中可以选择已定义的型材，或通过"新截面"选项创建压型钢板。为此请使用可通过按钮 打开的库。正交各向异性面所需的特性会自动从截面参数中获取。它们用于厚度类型为形状正交各向异性、正交各向异性类型为"压型钢板"的厚度。

在"纵向接缝"类别中，确定压型钢板是规则布置还是不规则布置。在两条相邻纵向接缝之间的每个区域都会生成一个单独的正交各向异性面。这些面通过线铰在纵向接缝处耦合。纵向接缝连接的刚度通过线铰中定义的弹簧刚度来考虑，该弹簧刚度由"纵向接缝固定"类别中所选紧固件的柔度确定。纵向接缝的位置自动从压型钢板的布置中推导得出。

"偏心距"描述压型钢板相对于相连横梁的位置。例如，选择"上部"选项时，压型钢板布置为其下表面位于横梁的上表面。

在"面板 - 横梁固定"类别中，设置正交各向异性面与横梁连接的参数。该连接通过刚性耦合实现。刚性耦合的线铰反映连接的刚度，包括型材变形的影响。用于压型钢板固定到横梁上的紧固件有多种可选。

对于负位置布置的压型钢板，可以确定钢板是固定在下翼缘还是上翼缘。对于正位置布置的压型钢板，固定总是在下翼缘进行。

正交各向异性面与纵梁的连接同样通过带有线铰的刚性耦合实现，线铰由固定件的刚度确定。在"面板 - 纵梁固定"类别中有一些紧固件可供选择。

在"纵向接缝固定"类别中，指定纵向接缝的紧固件。此处列表中同样提供特定类型。

• "**杆件支座**"

选择哪些构件在计算中起稳定作用。除了"压型板"、"檩条"和"支撑"组件外，还有"手动刚度"选项可供选择。压型板和檩条相互排斥。而支撑既可以与压型板组合，也可以与檩条组合。

在"尺寸"类别中确定几何形状。剪切板长度默认从支撑面的几何形状推导得出，但也可以手动调整；两种情况下都必须在"压型板"类别中勾选"作为剪切板考虑"选项。横梁间距也自动预设为内部区域和端部区域杆件之间的最大间距。也可以手动定义。

"偏心距"描述压型钢板相对于相连杆件的位置。例如，选择"上部"选项时，压型钢板布置为其下表面位于杆件的上表面。

在"压型板"类别中，可以设置压型钢板的参数。如果勾选"作为转动约束考虑"选项，程序会为端部区域和内部区域的杆件分别生成一个带有Φ_x非线性绕x转动约束的杆件支座。选择"作为剪切板考虑"选项时，会为端部区域和内部区域的杆件分别生成一个带有y方向剪切板或z方向剪切板非线性的杆件支座。非线性方向由杆件的局部轴确定。

对于压型板，可以在"截面和材料"列表中选择已定义的型材，或通过"新截面"选项创建压型钢板。为此请使用可通过按钮 打开的库。然后设置其他参数，如固定方式、连接刚度的确定、杆件和钢板刚度等。如果激活"作为剪切板考虑"复选框，还将根据DIN 18807考虑剪切板刚度。

容差

在"容差"选项卡中，定义杆件自动分配到纵梁和横梁（支撑类型面）或端部区域和内部区域（支撑类型杆件支座）的允许偏差。

"面内杆件的容差"控制在多大偏差范围内杆件被视为位于支撑面内。该值可以以绝对距离或相对角度设定。

结果面

该刚度类型可通过积分方法将其他对象的应力和力转换为面内力。例如，对于实体，可以确定需要用不同分项系数进行设计的薄膜应力和弯曲应力。

积分结果的其他标准可在"**结果面**"选项卡中设置。

在"积分应力和力"部分中，选择结果是纯粹按对象还是也在某个区域内按几何方式获取。在"包含对象"部分中，确定相关的面和实体。或者选择"所有"对象，然后在"从包含对象中排除"部分中排除特定单元。

如果需要积分面"下方"和"上方"特定区域的结果，可以在"参数"部分中定义相关距离。它们相对于垂直于面平面的局部z轴。

几何类型

几何类型描述面的形式概念。列表中提供多种类型供选择。

平面

平面面的所有边界线都位于一个平面内。通过列表按钮可以使用各种平面面形状。

您可以在对话框中点击OK后，通过绘制矩形、圆形等以图形方式定义面。如果选择"选择边界"，一旦有足够数量的边界线确定，RFEM会自动识别面。

四边形

该面类型的基本形式为一般四边形面。边界线可以是直线、弧线、多段线和样条。因此可以模拟曲面。

在"新建面"对话框中确定四边形面的边界线。如果封闭面不能由四条线构成，也允许超过四条线。此时在"四边形"选项卡中指定四个角节点。它们控制曲面如何展开。

NURBS

NURBS面由四条封闭的NURBS线构成（见章节线）。因此几乎可以模拟任意自由曲面。

在"新建面"对话框中确定NURBS面的边界线。相对的NURBS线对必须具有相同数量的控制点，以便这些NURBS线的阶次"兼容"。然后在"NURBS"选项卡中，您可以通过"控制点权重"影响面的形状。所选控制点的坐标显示在"坐标 - 控制点"部分中。

裁剪

当面相互贯穿时，可以快速生成贯穿：选择面并调出上下文菜单。有多种选项可供选择。

通过"生成贯穿"选项仅生成交线。如果选择"通过贯穿分割"选项之一，RFEM会生成子面并将其类型指定为"裁剪"。然后您可以删除组件，例如删除多余的面。

旋转

旋转面是将已有线绕一个轴旋转而生成的。RFEM根据线的起点和终点节点以及旋转的定义点生成面。此时会生成新的线。

在"旋转"选项卡中确定要旋转的面边界线。指定旋转角α。旋转轴的点可以通过坐标或用按钮 以图形方式确定。

管

管面是将管的中线绕该轴以一定半径旋转而生成。此时会生成新的线：两个圆和一条平行于管轴的多段线。

在"管"选项卡中确定管的半径。该值描述从管轴到面中心的距离。指定中线的编号，或用按钮 以图形方式选择管轴。

如果管截面呈锥形，则激活"末端半径不同"复选框并输入相应的值。

最小曲率样条

使用该几何类型，可以通过位于面上或面外的控制节点创建曲面。例如可以模拟地形表面。

确定参考面的"坐标系"，并输入"坐标系中的采样坐标"。这些点代表样条面的控制节点。然后确定"参考面的边界线"，或用按钮 以图形方式选择线。

带材料的厚度

在现有厚度列表中选择合适的类型，或定义一个新厚度（见章节厚度）。

厚度的材料

上节中设定的厚度的材料已预设。如有必要，您可以在已创建的材料列表中选择其他材料或重新定义（见章节材料）。该材料随后会分配给厚度类型。

铰

通过铰可以控制面内力沿面某一条线的传递（见章节线铰）。勾选复选框后，您可以在"铰"选项卡中确定铰类型。

支座

如果面为弹性支承，您可以在"支座"选项卡中选择或重新定义面支座（见章节面支座）。

释放

为了在面处解除模型耦合，您可以在"释放"选项卡中选择或重新定义面释放（见章节面释放）。

偏心距

通过偏心距可以模拟整个面的高度偏移（见章节面偏心距）。您可以在"偏心距"选项卡中确定偏移类型。

荷载分布系数

对于导荷虚面类型的面，可以为承荷对象设置分布系数。如果勾选复选框，可以在新选项卡中单独分配这些系数。

导荷虚面的受荷对象默认位于一行中。每个对象的系数均为1.00，因此所有对象对荷载传递的贡献相同。如果您需要特定的分布，请点击下一个空白行并选择线或杆件。然后分配合适的"分布系数"。

网格细化

有限元网格的网格间距可以根据面的几何形状进行调整（见章节面网格细化）。因此它与一般网格设置无关。在"网格细化"选项卡中，您可以选择或重新定义面网格细化。

特定轴

每个面都有一个局部坐标系。通常它与全局轴平行。但坐标系也可以——输入和输出分开——由用户自定义设置。

输入轴

输入轴的方向对于正交各向异性和支承特性或面荷载的作用具有重要意义。

"类别"部分中的列表提供了多种调整轴位置的可能性：

• 角转动：面xy轴绕z轴旋转角度α
• 轴平行于线：将x轴或y轴对齐到一条线
• 轴指向点：将x轴或y轴对齐到一条线与面的交点
• 轴平行于坐标系：将轴对齐到用户自定义的坐标系

您可以通过按钮 以图形方式确定参照对象。

"反转局部z轴"复选框可以将z轴和y轴反向布置。

结果轴

目前结果轴的方向只能"与输入轴相同"。

结果网格

每个面都覆盖有一个网格，用于在表格中输出结果。它使得输出可以独立于有限元网格，在规则且可调整的结果点上进行。

默认设置为笛卡尔面网格，网格点在两个方向上的间距均为0.5 m。如有必要，您可以在此调整x方向（b）和y方向（h）的"网格间距"、进行"网格旋转"或更改"网格原点"。对于圆形面，网格类型"极"为数值结果输出提供了另一种选择。

如果"选项"部分中的"自动调整"复选框被勾选，则在面发生变化时，网格点会自动适应新的几何形状。

在"点"部分中，您可以检查生成的网格点坐标。表格中的修改是不可能的。

集成对象

RFEM通常会自动识别位于面内但未用于面定义的所有对象。

与面相关的节点、线和洞口的编号显示在"面内集成对象"部分中。

如果某个对象未被识别，您应手动将其集成：取消激活"**自动对象识别**"。此时"面内集成对象"部分中的输入栏可用。补充缺失的对象编号，或使用按钮 以图形方式确定对象。

激活荷载传递

该复选框可以在不考虑面的刚度类型的情况下，通过导荷虚面对面进行加载。这样，面通过其刚度在模型中起作用。而荷载向相邻对象的分布则由您在导荷虚面选项卡中设置的参数控制。该功能主要与厚度类型为骨架墙板的面相关。

取消激活以用于计算

该复选框可以在计算中不考虑面，例如模拟施工阶段或研究建模方案。在这种情况下，面的刚度、边界条件和荷载均不予考虑。

信息 | 解析

一旦确定了面的边界线，就会显示该部分。它概述了面的重要特性，如面积、体积和质量，以及面重心的位置和面的方向。洞口相应地被考虑在内。