9.2.2. Особенности подготовки модели конструкции к расчету на устойчивость

При подготовке модели к расчету на устойчивость необходимо проследить за тем, чтобы она была корректной с точки зрения МКЭ. Прежде всего это означает, что элементы модели, особенно работающие на сжатие, должны со­держать свободные узлы. Для обеспечения выполнения этого условия жела­тельно разбивать вертикальные стойки модели на отдельные элементы.

Рис. 9.5. Модель конструкции навеса, подготовленная к расчету на устойчивость

Следующее требование касается жесткости входящих в конструкцию эле­ментов — желательно, чтобы жесткость всех элементов была соизмерима. Если в конструкции будут присутствовать элементы с сильно различающейся жест­костью (например, массивные стержни и тонкие пластины), то это может выз­вать появление дополнительных ошибок и, следовательно, повлияет на про­цесс сходимости расчета.

В качестве примера рассмотрим расчет на устойчивость модели конструкции навеса, покрытого пластинами (рис. 9.5). К пластинам приложена распределен­ная нагрузка. В качестве стоек используются квадратные трубы, поперечное се­чение которых показано на этом рисунке в увеличенном масштабе.

Для выполнения расчета на устойчивость нужно уточнить параметры рас­чета (если есть такая необходимость), а затем в диалоговом окне «Расчет» (см. рис. 3.2) установить флажок «Устойчивость» и нажать кнопку «ОК».

Замечание. Расчет на устойчивость выполняется только ВМЕСТЕ со статическим. Если флажок «Статический расчет» снять, то опция «Устойчивость» станет неактивной.

9.2.3. Просмотр результатов расчета на устойчивость

После проведения расчета на устойчивость в меню «Результаты» становится активным пункт «Устойчивость...», при выборе которого открывается диало­говое окно «Устойчивость» (рис. 9.6), содержащее величину коэффициента по­тери устойчивости. Этот коэффициент показывает, во сколько раз следует уве­личить все внешние нагрузки, действующие на модель (включая ее вес, если он был учтен при расчете), для того чтобы она потеряла устойчивость. В рас­сматриваемом случае коэффициент потери устойчивости равен 1,908. При про­ектировании величина этого коэффициента, как правило, определяется раз-

Рис. 9.6. Диалоговое окно «Устойчивость»

личными СНиП и другими руководящими документами. Разумеется, если ко­эффициент потери устойчивости будет меньше единицы, то модель при дан­ном нагружении потеряет устойчивость.

Для получения более детальной информации о том, какие именно элемен­ты модели конструкции будут терять устойчивость, нажмите в диалоговом окне «Устойчивость» кнопку «Форма» (см. рис. 9.6). Фрагмент открывшегося окна «1-ая собственная форма Произвольным вид» показан на рис. 9.7. Видно, что в рассматриваемом случае устойчивость теряют стойки, причем потеря устой­чивости происходит в направлении оси Y (положительном или отрицатель­ном) глобальной системы координат.

Рис. 9.7. Фрагмент окна «1-ая собственная форма Произвольный вид»

Замечание. В окне «1-ая собственная форма Произвольный вид» по умолчанию изоб­ражается и деформированная модель (т.е. показывающая форму потери устойчивости), и недеформированная. Показ недеформированной модели осуществляется для того, чтобы было видно направление потери устойчивости отдельных элементов. При желании этот показ может бить отключен (см. 3.2.1.2).

При просмотре результатов расчета на устойчивость нужно учитывать сле­дующие характерные для АРМ Stmcture3D особенности этого типа расчета.

1. Форма потери устойчивости всей модели или ее отдельных элементов образуется путем смешения узлов. Если в тех элементах модели, в которых в действительности происходит потеря устойчивости, нет свободных узлов с раз­ решенными перемещениями, то увидеть форму потери устойчивости будет невозможно. Для того чтобы этого избежать, необходимо провести дополни­ тельное разбиение конечных элементов.

2. Форма потери устойчивости элементов модели отражает только направление потери устойчивости (вперед-назад, влево-вправо и т.п.), т. е. с точностью до ко­ эффициента, причем любого знака. Может случиться и так, что перемещение уз­ лов, для которых наблюдается потеря устойчивости, будет схематически изобра­ жаться в сторону, противоположную действию нагрузки. Это не должно вызы­ вать недоумения, поскольку нам здесь важен только показ тех элементов модели, в которых происходит потеря устойчивости, и направление этой потери.

Если после анализа результатов расчета выяснится, что полученный коэффи­циент потери устойчивости невелик и устойчивость модели требуется повысить, то нужно увеличить жесткость наименее устойчивых элементов в направлении потери устойчивости. Сделать это можно или заменой поперечного сечения этих элементов, или введением дополнительных элементов, повышающих жесткость.

После повторного расчета следует снова проанализировать его результаты и в случае необходимости еще раз внести в модель необходимые изменении. Так нужно поступать до тех пор, пока не будут получены удовлетворитель­ные результаты.