Файл: Ю.Ф. Глазков Решение задач механики стержневых систем методом конечных элементов.pdf

8

1 2

3

4

5

6

7

Рис.2. Зоны экрана модуля Bedit: 1-меню команд, 2-графическое окно, 3-меню функциональных клавиш, 4,5,6-диалоговые строки (ДС1, ДС2, ДС3), 7-строка текущего состояния системы (статуса)

Сосредоточенные силы задаются и редактируются в меню

Main Meny / Modify / Force.

Выбор загружаемого узла производится исполнением команды Select–n, после чего в ДС2 появляется приглашение

Select nodes (Выбирайте узлы).

Щелчок мышью вблизи выбираемого узла приводит к появлению на нем белой точки (засветки). Приложить силу можно тремя способами после возврата в меню Force.

В первом случае, войдя в команду Value, надо в ДС3 отредакти-

После этого надо возвратиться в меню Force и выполнить коман-

ду Update.

9

По второму варианту задания узловых сил можно сначала задать величину модуля силы через любую ее компоненту FX, FY или FZ в меню Value. Затем из меню Force по команде Enter vec ввести с клавиатуры направление вектора силы путем задания координат начальной и конечной точек любой линии, параллельной вектору силы. После этого в ДС1 появятся истинные значения компонент FX, FY и FZ прилагаемой силы.

Включение режима ввода любого числового значения, например координат, производится исполнением команд Input [F3] / *Keyboard, после чего в ДС3 появится приглашение к вводу в виде строки

x =_ y = z = .

Переход от одной позиции строки ввода к другой производится клавишами Tab и Shift + Tab, или клавишами управления курсором

«→» и «←».

Третий способ задания силы состоит в копировании одной из уже заданных сил. Для этого необходимо выполнить команду Get val и щелкнуть мышью рядом с выбранным узлом. В ДС1 появятся компоненты силы FX, FY, FZ, равные компонентам копируемой силы. После этого скопированное значение силы можно прикладывать по схеме первого варианта.

Отметим, что команда Get val является удобным инструментом для проверки значений приложенных ранее сил.

Удаление приложенной силы выполняется путем выделения нагруженного узла в меню Select-n и исполнения команды Delete.

Укажем, что при задании сил команды Update и Add имеют разный смысл. Командой Update приложенная в выделенном узле сила заменяется на силу, компоненты которой в данный момент находятся в позициях FX, FY, FZ строки ДС1. Команда Add выполняет добавление к силе, приложенной в выделенном узле, силы с компонентами из ДС1.

Задание и редактирование сосредоточенных пар производится путем исполнения команд

Main Meny / Modify / Moment.

Содержание меню Moment аналогично меню Force, а работа с ним аналогична работе с меню Force. Отличие состоит в том, что в месте приложения пары сил появляется круговая стрелка. Для вектора пары сил применяется обычное правое правило знаков: из конца вектора вращение круговой стрелки смотрится против часовой стрелки. Из-

10

менение круговой стрелки момента на векторное изображение выполняется командой *Momarrow из меню Swtc [F6].

Задание и редактирование распределенных нагрузок производится командами

Main Meny / Modify / U Force.

Действия по нагружению распределенными нагрузками во многом подобны работе с меню Force и Moment. Одно из отличий состоит в выборе загружаемого конечного элемента. Выбор выполняется в меню Select-b щелчком мыши рядом с выбираемым элементом, после чего в середине этого элемента появляется белая засветка.

Второе отличие состоит в том, что нагрузка включается в расчетную при активизации опции *Include. Если эта опция активизирована, то задаваемая распределенная нагрузка учитывается в текущем грузовом состоянии (load case –LC). Если опция включения дезактивирована (Include), то прилагаемая нагрузка не учитывается в текущем LC.

Опция No axial в меню U Force дает возможность моделировать ветровые нагрузки. Если эта опция активизирована (*No axial), то при расчете исключаются компоненты распределенных нагрузок, направленные вдоль осей тех элементов, к которым они приложены.

Задание сил инерции (веса) производится выполнением команд

Main Meny / Modify / Gravity.

В меню Gravity можно задать величину и направление вектора ускорения. По умолчанию в ДС2 показываются значения масштабирующих сомножителей (направляющих косинусов вектора ускорения)

GX = 0, GY = 0, GZ = 0 и модуля ускорения ACCEL = 386.4. Активи-

зация опции *Include приводит к учету сил инерции при расчете текущего LC. Величины компонент вектора ускорения ax, ay, az задаются в глобальных координатах. Каждая компонента вектора ускорения определяется внутрисистемно по правилу: ax = GX•ACCEL и т.д.

Ненулевые значения сомножителям GX, GY, GZ можно задать из меню Gravity командой Value. Ненулевые значения сомножителей приводят к автоматическому учету ускорения при расчетах. Например, задание значений GX = 0, GY = -1, GZ = 0, ACCEL = 9.81 соответствует варианту учета собственного веса конструкции в системе единиц SI, при условии, что глобальная ось y направлена вверх.

11

2. Задание внешних и удаление внутренних связей

После создания проволочной модели в модуле SuperdrawII и переноса ее в модуль Bedit по умолчанию полагается, что все конечные элементы между собой соединены жестко, а внешние связи в узлах отсутствуют. Наложение внешних связей производится в меню

Main Meny / Modify / Node BC.

После выбора узла с помощью команды Select-n надо отредактировать перечень налагаемых связей в меню Value. В ДС1 появится сообщение

Constrained (закреплено): TX TY TZ RX RY RZ,

означающее, что по умолчанию в узле будут накладываться связи, препятствующие поступательным (TX, TY, TZ) и вращательным (RX, RY, RZ) перемещениям. Если какие-либо связи накладывать не нужно, то в меню Value надо убрать символ активизации «*» рядом с этими связями. При возврате в меню Node BC в ДС2 появится сообщение:

Click to update one node or use Update or Delete to change all selected nodes

(Щелкните мышью для изменения связей одного узла или используйте Update и Delete для изменения всех выделенных узлов)

Это означает, что применение команд Update и Delete позволяет накладывать или удалять активизированные связи во всех выделенных ранее узлах. Если узлов выбрано не было, то можно наложить связи, щелкнув мышью рядом с узлом. Команда Get value позволяет скопировать связи, наложенные на выделенный узел в набор ДС1.

В узлах модели можно накладывать специальные связи – граничные элементы (boundary elements).

Они могут быть использованы в трех основных целях:

1)для определения реакций жестких опор;

2)для задания поступательных или вращательных перемещений узлам;

3)для моделирования податливых опор с заданной жесткостью.

12

Наложение и удаление граничных элементов производится в

меню

Main Meny / Modify / Bdry ele.

При добавлении граничных элементов надо активизировать опцию *Add, после чего в ДС1 появятся текущие значения граничных элементов (ГЭ) в следующем виде:

Click on node to add boundary element to that node

(Щелкните мышью около узла для добавления граничного элемента к этому узлу).

Щелчок мышью рядом с узлом приводит к появлению проходящей через узел штриховой линии, изображающей ГЭ. Параметры в ДС1 имеют следующий смысл:

KD – переключатель режима учета поступательных перемещений (при KD = 1 поступательные перемещения узлов учитываются, при KD =0 – не учитываются);

Disp – величина заданного поступательного перемещения;

KR – переключатель режима учета вращательных перемещений (работает аналогично KD);

Rot – величина заданного вращательного перемещения;

Trace – продольная жесткость ГЭ (при Trace = 0 жесткость равна 1010 единиц жесткости).

Значения параметров ГЭ могут быть отредактированы с помощью клавиатуры после исполнения команды Value. Задание направления ГЭ производится в меню Enter vec по правилам, аналогичным заданию направления силы (см. ранее). Удаление ГЭ выполняется после активации опции *Delete. В ДС2 появляется приглашение

Click on boundary element to delete

(Щелкните мышью на граничном элементе для удаления).

Щелчок мышью рядом с ГЭ приводит к его удалению.

13

Удаление внутренних связей производится в меню

Main Meny / Modify / End rel.

При входе в меню End rel в ДС1 появляется сообщение

Released: none (Освобождено: нет),

которое означает, что по умолчанию выбранных для удаления связей нет. В ДС2 появляется приглашение

Click on node near end to update end release

(Щелкните мышью около узла для изменения свободы конца стержня).

Изменить состав набора Released можно, войдя в меню Value и активизировав щелчками мыши необходимые позиции из набора

t1 t2 t3 r1 r2 r3.

Активизация в виде *t1 означает, что будет удалена продольная связь вдоль локальной оси 1 конечного элемента, а *r2 – вращательная связь относительно оси 2. После выхода из меню Value ДС1 должна содержать сообщение

Released: T1 _ _ _ R2 _.

Удаление внутренних связей необходимо производить щелчком мыши на КЭ вблизи узла, в котором удаляются связи. После этого на КЭ вблизи узла появляется символ удаленных связей в виде кружка белого цвета. При удалении связей в кратных узлах, например при постановке сферического шарнира в узле, соединяющем три стержня, необходимо ставить шарниры во всех стержнях кроме одного. Для описанного выше узла шарниры необходимо поставить в двух примыкающих к узлу стержнях (рис. 3). Для этого необходимо выполнить следующие действия:

1)в меню Value выбрать удаляемые связи r1, r2, r3 и выйти из этого меню;

2)проконтролировать ДС1, в которой должно быть сообщение

Released: _ _ _ R1 R2 R3;

3)щелкнуть мышью на любых двух стержнях, примыкающих к узлу, и проконтролировать появление кольцевых отметок удаленных

связей.

Восстановление удаленных ранее внутренних связей производится в обратном порядке. Для восстановления связей надо в меню Value дезактивировать удаленные ранее связи, повторить щелчки в местах восстановления связей и проконтролировать исчезновение кольцевых

14

отметок на изображении модели. Контроль удаленных связей можно произвести с помощью команды Get val.

Рис.3. Удаление внутренних связей:

а– теоретическая схема узла с шарниром,

б– вид узла с удаленными связями в модуле Bedit

7.Редактирование свойств материалов

игеометрических характеристик поперечных сечений конечных элементов

Свойства материала можно задать в меню

Main Meny / Modify / Property.

Количество возможных наборов свойств материалов равно максимальному значению переменной Layer, использованному при генерации проволочной модели в модуле SuperdrawII. Следовательно, на этапе генерации проволочной модели всем элементам с одинаковыми свойствами материала надо присвоить одинаковое значение переменной Layer. Начальные значения свойств материалов конструкции по умолчанию задаются в соответствии с библиотекой ППП Aldan из фай-

ла SD22SS.mat.

Редактирование содержимого набора свойств материала производится командой Value. В ДС1 появляется перечень редактируемых параметров и приглашение к редактированию в виде курсора – черты. Обозначения параметров имеют следующий смысл:

ID – номер типа материала, равный значению переменной Layer; EN – модуль продольной упругости материала;