10

Лабораторная работа 5 «Статический расчет плоских рам с использованием программы scad программного комплекса scad Office»

Работа выполняется с помощью программы «SCAD» программного комплекса SCAD Office» (запуск программы осуществляется через меню «Пуск \Программы \ SCAD Office \SCAD», переключение между программами осуществляется нажатием комбинации клавиш «Alt + Tab»). В программе реализован метод конечных элементов для расчета строительных конструкций.

Цель работы: ознакомление с основными возможностями программы «SCAD» для расчета плоских рам.

Краткое описание программы «scad»

Проектно-вычислительный комплекс (ПВК) SCAD предназначен для численного исследования на ЭВМ напряженно-деформированного состояния и устойчивости конструкций, а также и для автоматизированного выполнения ряда процессов конструирования. ПВК SCAD обеспечивает исследование широкого класса конструкций: пространственные стержневые системы, произвольные пластинчатые и оболочечные системы, мембраны, массивные тела, комбинированные системы – рамно-связные конструкции высотных зданий, плиты на грунтовом основании, ребристые пластинчатые системы, многослойные конструкции. Расчет выполняется на статические и динамические нагрузки. Статические нагрузки моделируют силовые воздействия от сосредоточенных или распределенных сил или моментов, температурного нагрева и перемещений отдельных областей конструкции. Динамические нагрузки моделируют воздействия от землетрясения, пульсирующего потока ветра, вибрационные воздействия от технологического оборудования, ударные воздействия.

Исследуемые объекты могут иметь произвольные очертания, локальные ослабления в виде различной формы отверстий и полостей, различные условия опирания.

ПВК SCAD реализует численный метод дискретизации сплошной среды методом конечных элементов (МКЭ). Этот метод хорошо адаптирован к реализации на ЭВМ. По единой методике рассчитываются стержневые, пластинчатые и комбинированные системы. Удобно моделируются разнообразные граничные условия и нагрузки.

Основными этапами решения задач по МКЭ являются:

• расчленение исследуемой системы на конечные элементы и назначение узловых точек, в которых определяются узловые перемещения;

• построение матриц жесткости;

• формирование системы канонических уравнений, отражающих условия равновесия в узлах расчетной системы;

• решение системы уравнений и вычисление значений узловых перемещений;

• определение компонентов напряженно-деформированного состояния исследуемой системы по найденным значениям узловых перемещений.

В ПВК SCAD автоматизированы все этапы решения задач по МКЭ, в том числе и процесс генерации сетки конечных элементов.

В ПВК SCAD включены следующие типы конечных элементов: стержни, четырехугольные и треугольные элементы плиты, оболочки (изотропный и ортотропный материал, многослойные конструкции), четырехугольные и треугольные элементы плиты на упругом основании; пространственные элементы в виде тетраэдра, параллелепипеда, восьмигранника общего вида; одномерный и двумерные (треугольный и четырехугольный) элементы для решения осесимметричной задачи теории упругости; специальные элементы, моделирующие связь конечной жесткости, упругую податливость между узлами; элементы, задаваемые численной матрицей жесткости.

ПВК SCAD включает модули, автоматизирующие ряд процессов проектирования: выбор невыгодных комбинаций нагрузок, унификация элементов по прочности, оптимальное армирование сечений железобетонных конструкций. Подключение новых модулей такого типа и адаптация к специальным нормам строительного и машиностроительного проектирования расширяют возможности ПВК SCAD в области автоматизации процессов проектирования. Универсальность и легкая адаптация к проблеме позволяют применять SCAD при автоматизации проектирования различных инженерных объектов:

• строительства - покрытия и перекрытия больших пролетов, конструкции высотных зданий, подпорные стены, фундаментные массивы, каркасные конструкции промышленных цехов, отдельные элементы (колонны, ригели, фермы, панели);

• мостостроения и транспортного строительства - коробчатые конструкции больших пролетов, пилоны и вантовые системы висячих мостов, мостовые опоры, тоннели; дорожные и аэродромные покрытия; насыпи, подпорные стены;

• специальных сооружений - конструкции высотных башен и мачт, телескопов, магистральных трубопроводов, гидротехнических сооружений, тяжелые конструкции атомной энергетики;

• машиностроения - конструкции транспортных машин, башенных и портальных кранов, дорожно-строительных и горнодобывающих механизмов, турбин; котлов, корпусов и отдельных фрагментов судов, летательных аппаратов.

При разработке ПВК SCAD учтен опыт создания вычислительных комплексов ППП АПЖБК, ЛИРА, ЛИРА-СМ, МИРАЖ.