面

面用于描述平面或曲面构件的几何形状，其表面尺寸远大于厚度。面的刚度由其材料和厚度决定。在生成有限元网格时，会在面上创建2D单元。这些单元在计算中沿面的重心轴设置。

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或工具栏按钮以图形方式描述面（见图片 平面的按钮），在设置面参数并在对话框中点击"确定"后，定义线将自动生成。

基础选项卡管理面的基本参数。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，或者假定面具有哪些特性。列表中提供多种类型供选择。

标准

面传递弯矩和膜内力。该设置描述均质、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边界面。

刚性

通过该刚度类型可以模拟非常刚硬的面，以在对象之间建立刚性连接。

膜

面在所有方向上具有均匀的刚度。但仅传递受拉状态下的膜内力 (n_x, n_y) 以及膜剪力 (n_xy)。在受压、剪力以及弯矩作用下，受影响的面单元将失效。

膜不受拉

仅传递弯矩和受压状态下的膜内力。当膜内力引起拉力时，受影响的面单元失效（例如：孔壁承压）。

导荷虚面

通过该类型可以将面荷载施加到未被面填充的区域，例如作用在窗户或厂房杆件上的风荷载。该面的荷载将分布到边界或集成对象上。如果生成杆件荷载，荷载将按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。

导荷的标准可以在导荷虚面选项卡中设置。

"荷载传递方向"描述荷载应沿哪个（些）方向施加到对象上。列表提供基于有限元计算的各向同性分布选项，以及在条带上正交布置的选项，条带可沿一个或两个局部面坐标轴设置以确定荷载分布宽度。

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来模拟。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）均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RFEM三维计算的荷载。如果某些对象不应传递荷载，可以在"对以下对象无效"部分中指定。

通过条带进行荷载传递时，您可以设置RFEM应如何进行"荷载分布"。默认情况下，荷载以变化的过程分布到相邻对象上。如果您希望获得恒定的荷载过程，请在列表中选择相应条目。两种方式的区别见下图。

只有当"选项"部分中的复选框高级分布设置被激活时，"条带宽度"、"平滑系数"和"面上最少条带数"的输入选项才可用。仅在荷载分布出现问题时才需要进行调整。这些参数的作用在专业文章 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"，例如用于考虑玻璃化的自重。

在"对以下对象无效"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）。可以逐个指定对象，或选择一个位于不受荷杆件或线旁边的样板对象。

当面的边界线定义完成后，"受荷对象"部分会列出受荷的杆件、线和节点。如果您希望特定的荷载分布，请在"基础"选项卡中勾选复选框荷载分布系数。然后您可以在荷载分布系数选项卡中逐个设置传力对象的系数。

通过条带进行荷载传递时，您可以考虑"杆件偏心"或"截面分布"，以正确掌握杆件的几何位置或其走向（见章节 截面）。复选框"忽略弯矩平衡"默认未激活。这样，由面荷载产生的弯矩会形成于重心处，并与杆件荷载对重心产生的弯矩进行平衡。但对于节点荷载，该选项没有意义。下图显示了考虑和不考虑弯矩平衡时，一条自由线荷载如何分布到对面的杆件上。

支撑

通过该刚度类型，可以在建模中简单且符合实际地考虑压型钢板、檩条和支撑的稳定作用。

支撑面不作为具有刚度作用的对象考虑。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，复选框对计算停用会自动勾选，且无法取消。

支撑面的标准可以在支撑、参数和容差选项卡中设置。

支撑

有两种本质上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异性面来模拟，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"设置压型钢板的方向。它影响正交异性面的方向，并在定义正交异性特性时予以考虑。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，自动列出作为压型钢板横梁和纵梁考虑的杆件。这些是位于支撑面平面内定义的容差范围内、且垂直或平行于压型钢板张拉方向的所有杆件。

"对以下对象无效"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、檩条或支撑的支撑作用通过相连杆件上的杆件支座来体现，会为其创建相应的杆件剪切板和转动约束。

通过"支撑方向"设置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"被支承的杆件"部分中，自动列出限定支撑面端部区域、最靠近支撑面某一边界或位于面内部区域的杆件。适用支撑面平面内的容差以及垂直于支撑方向的方向。

"对以下对象无效"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。

结果面

该刚度类型可以通过积分方法将其他对象的应力和力转换为面内力。例如，您可以在实体上确定需要用不同分项系数进行设计的膜应力和弯曲应力。

积分结果的其他标准可以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一区域范围内按几何方式获取。在"包含对象"部分中定义相关的面和实体。或者选择"所有"对象，然后在"从包含对象中排除"部分中排除某些单元。

如果要积分面"下方"和"上方"某一区域的结果，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

对于平面，所有边界线都位于一个平面内。通过列表按钮可以选择不同的平面形状。

您可以（在对话框中点击"确定"后）通过拖出一个矩形、圆形等以图形方式定义面。如果您"选择其边界"，一旦确定足够数量的边界线，RFEM会自动识别该面。

四边形

该面类型的基本形式是一个一般性的四边形面。边界线可以是直线、圆弧、多段线和样条曲线。由此可以模拟曲面。

在"新建面"对话框中设置四边形面的边界线。如果封闭面无法由四条线构成，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。它们控制曲面的展开方式。

NURBS

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

在"新建面"对话框中设置NURBS面的边界线。相对的每对NURBS线必须具有相同数量的控制点，以使这些NURBS线的"阶"相互"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。

已裁剪

当面相互贯穿时，可以快速创建相贯：选择这些面，然后调出上下文菜单。有多种选项可供选择。

通过"创建相贯"选项仅生成相贯线。如果您选择"通过相贯分割"选项之一，RFEM会创建子面并将其类型指定为"已裁剪"。然后您可以删除组件，例如去除超出部分的面。

旋转

旋转面是通过将一条已有的线绕一个轴旋转而生成的。RFEM根据该线的起点、终点以及旋转后的定义点生成面。在此过程中会生成新的线。

在"旋转"选项卡中设置要旋转的面边界线。指定旋转角α。旋转轴上的点可以通过坐标或通过按钮 以图形方式确定。

管道

管道面是通过将管道的中线绕该轴以一个半径旋转而生成的。在此过程中会生成新的线：两个圆形和一条平行于管轴的多段线。

在"管道"选项卡中设置管道的半径。该值描述从管轴到面中心的距离。指定中线的编号，或通过按钮 以图形方式选择管轴。

如果管截面为锥形，请激活复选框"末端半径不同"并输入相应数值。

最小曲率样条曲面

通过该几何类型，您可以基于位于面上或面外的控制节点创建曲面。例如可用于模拟地形表面。

设置参考面的"坐标系"并输入"坐标系中的采样坐标"。这些点代表样条曲面的控制节点。然后设置"参考面的边界线"，或通过按钮 以图形方式选择线。

厚度与材料

在已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

上方部分所设置厚度的材料是预设置的。如有需要，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）。该材料随后将分配给该厚度类型。

铰

通过铰可以控制沿面的一条线的内力传递（见章节 线铰。勾选复选框后，可以在"铰"选项卡中设置铰类型。

支座

如果面为弹性地基，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

为了在面处解耦模型，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）。可以在"偏心距"选项卡中设置偏移类型。

荷载分布系数

对于类型为导荷虚面的面，可以为传力对象设置分布系数。勾选复选框后，可以在新选项卡中逐个分配这些系数。

导荷虚面的受荷对象默认在一行中列出。每个对象分配的系数为1.00，因此所有对象对荷载传递的贡献相同。如果您希望特定的分布，请点击下一个空行并选择线或杆件。然后分配合适的"分布系数"。

网格细化

有限元网格的网格宽度可以适应面的几何形状（见章节 面网格细化）。因此它独立于一般网格设置。在"网格细化"选项卡中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——针对输入和输出分别——由用户自定义设置。

输入轴

输入轴的方向例如对于正交异性和地基特性，或面荷载的作用非常重要。

"类别"部分中的列表提供多种调整轴位置的可能性：

• 角转动：面xy轴绕z轴以角度α旋转
• 轴平行于线：将x轴或y轴沿一条线方向
• 轴指向点：将x轴或y轴指向一条线与面的交点
• 轴平行于坐标系：将轴沿用户自定义坐标系方向

您可以通过按钮 以图形方式确定参考对象。

复选框"反转局部z轴"可以将z轴和y轴反向设置。

结果轴

目前结果轴的方向只能"与输入轴相同"。

结果栅格

每个面都覆盖有一个栅格，用于表格中的结果输出。它使得输出可以独立于有限元网格，以规则的、可调整的结果点进行。

默认预设了一个笛卡尔面栅格，栅格点在两个方向上的间距均为0.5 m。如有需要，您可以在此调整x方向(b)和y方向(h)的"栅格间距"，进行"栅格旋转"，或更改"栅格原点"。对于圆形面，栅格类型"极坐标"提供了数值结果输出的另一种选择。

如果"选项"部分中的复选框"自动调整"被勾选，则在面发生更改时，栅格点会自动适应新的几何形状。

在"点"部分中，您可以检查所生成栅格点的坐标。表格中的更改是不可能的。

集成对象

通常，RFEM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。

如果某对象未被识别，应手动将其集成：停用自动对象识别。"面内集成对象"部分中的输入栏随即可用。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

该复选框使得可以利用导荷虚面对面的受荷进行分布——与其刚度类型无关。这样，面通过其刚度在模型中发挥作用。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。

对计算停用

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变体。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

一旦您设置了面的边界线，就会显示该部分。它概述了面的重要属性，如面积、实体和质量，以及面重心的位置和面的方向。洞口已相应考虑。