6.1.2.2. Пути решения проблем, возникающих при создании модели с пластинами без жесткости

При создании пластин, не обладающих жесткостью, нужно иметь в виду, что вся действующая на них нагрузка будет сосредоточена в узлах той конструкции, в которую встроены эти пластины. В рассматриваемом случае (см. рис. 6.12) действующую на пластины нагрузку воспринимают узлы стержневой модели рамы. Число пластин без жесткости в раме сравнительно велико, поэтому ошибка от сведения распределенной нагрузки на стержни рамы к узловой нагрузке будет незначительной.

Совершенно другая ситуация возникнет, когда в аналогичную раму вставлено не 24 стекла, как в рассмотренном примере, а только одно. Если в этом случае действовать по описанной схеме, то получится, что вся собираемая стеклянной пластиной нагрузка сосредоточена в четырех узлах, а стержни по длине ничем нагружены не будут. Очевидно, что построенная модель не соответствует реальной конструкции. Более того, для расчета подобной конструкции важен именно реальный прогиб окаймляющих стекло балок рамы, поскольку его величина как раз и определяет работоспособность самой стеклянной пластины. Возникает проблема: как построить адекватную модель в этом случае.

Подход к решению данной задачи может быть различным. В одних случаях используются пластины без жесткости, в других — определенным образам откорректированные пластины с жесткостью.

Модель с пластинами без жесткости целесообразно использовать, если необходимо произвести расчет вытянутой рамы, с соотношением сторон, большим чем 1.3 -- 1:4. В этом случае предполагается, что большая часть нагрузки воспринимается длинными сторонам рамы, а неравномерностью нагрузки, действующей на короткие стороны, можно пренебречь.

В рассматриваемом примере длинные стороны рамы следует разбить на отдельные стержни с целью создания дополнительных узлов. Число дополнительных узлов выбирается в зависимости от точности, с которой требуется произвести расчет. В большинстве случаев достаточно разбить балки на 4-5 частей. Затем создаются пластины, которые привязываются к узлам в углах рамы и вновь созданным узлам, как это показано на рис. 6.14. Далее формируются пластины без жесткости, задается нагрузка и производится расчет.

Если рама, в которую вставлен стеклопакет (стекло), имеет соизмеримые размеры сторон, наилучшим решением является построение модели с использованием пластин с жесткостью. В данном случае стеклопакет моделируется обычной пластиной, которая должна быть разбита на конечные элементы и привязана через узлы по ее сторонам к соответствующим узлам на балках.

Такой метод моделирования стеклопакетов может применяться при некоторой корректировке параметров пластин, позволяющей свести к мини-

Рис. 6.14. Модель длинной рамы с пластинами без жесткости

муму погрешности модели. Смысл корректировки состоит в том, чтобы избежать внесения такими пластинами дополнительной жесткости и тем самым не искажать картину напряженно-деформированного состояния всей конструкции.

С этой целью пластины, с помощью которых моделируется стеклопакет, делают более тонкими и менее жесткими, чем они есть на самом деле. Допустимая толщина пластины для большинства случаев не должна превышать 1 мм. В том случае, если реальная толщина стеклопакета (стекла) превышает указанный параметр в N раз, то, устанавливая толщину пластины равной одному миллиметру, следует во столько же раз увеличить плотность материала пластины, чтобы весовые характеристики стеклопакета остались без изменений. Далее, чтобы пластина была менее жесткой, уменьшаем модуль Юнга ее материала примерно на порядок. Сочетание этих двух мероприятий позволяет создать корректную модель реальной конструкции.

Остается только добавить, что на картах результатов (напряжений, перемещений, нагрузок) нужно рассматривать только параметры стержней (напряжения, перемещения), не обращая внимания на аналогичные параметры пластин. Кроме того, такие пластины можно перед расчетом поместить в отдельный слой, а затем, при просмотре результатов, этот слой выключать.