
- •Глава 1
- •Основные сведения о методе конечных элементов
- •1.1.1. Стержневой конечный элемент
- •1.1.2. Пластинчатый конечный элемент
- •1.1.3. Объемные (сплошные) конечные элементы
- •1.2. Назначение и возможности модуля арм Structure3d
- •1.3. Оценка максимальной размерности задачи, которая может быть решена с помощью арм Structure3d
- •1.4. Особенности подготовки стержневой модели к расчету
- •Глава 2
- •Редактор создания и редактирования моделей
- •2.2. Предварительные настройки редактора
- •2.3. Создание расчетной модели стержневой конструкции
- •2.3.1. Создание плоской модели
- •2.3.2. Выталкивание плоской рамы в заданном направлении
- •2.3.2.1. Выделение фрагмента модели
- •2.3.2.2. Выталкивание выделенного плоского фрагмента модели
- •2.3.3. Моделирование окружностей и дуг окружностей
- •2.3.3.1. Моделирование окружностей
- •2.3.3.2. Моделирование дуг окружностей
- •2.4. Подготовка стержневой модели конструкции к расчету
- •2.4.1. Задание параметров материала
- •2.4.2. Задание поперечных сечений
- •2.4.2.1. Библиотека поперечных сечений
- •2.4.2.2. Создание нового поперечного сечения
- •2.4.2.3. Добавление нового сечения в библиотеку сечений
- •2.4.2.4. Присвоение стержневым элементам модели поперечных сечений
- •2.4.3. Задание опор
- •2.4.4. Задание действующих на элементы модели внешних нагрузок
- •2.4.4.1. Расчет модели конструкции, находящейся под действием отдельных составляющих внешних нагрузок. Загружения и комбинация загружений
- •2.4.4.2. Задание сосредоточенных нагрузок в узлах модели
- •2.4.4.3. Задание нагрузок на стержневые элементы модели
- •Глава 3
- •3.1. Параметры расчета и запуск модели на расчет
- •3.2. Просмотр результатов статического расчета напряженно-деформированного состояния стержневой модели конструкции
- •3.2.1. Просмотр карты результатов
- •3.2.1.1. Настройка параметров вывода результатов
- •3.2.1.2. Просмотр карты напряжений
- •3.2.1.3. Просмотр максимального и минимального значения параметров
- •3.2.1.4. Построение выносок
- •3.2.2. Изменение диапазона изменения расчетного параметра на карте результатов
- •3.2.3. Просмотр распределения напряжений в поперечном сечении стержня
- •3.2.4. Просмотр деформированной модели конструкции
- •3.2.5. Просмотр карт перемещений, нагрузок, коэффициента запаса и главных напряжений
- •3.2.5.1. Просмотр карты перемещений
- •3.2.5.2. Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса и главных напряжений
- •3.3. Просмотр результатов расчета реакций в опорах
- •3.4. Просмотр результатов расчета силовых факторов
- •3.5. Просмотр количественных результатов расчета по отдельным элементам модели конструкции
- •3.5.1. Просмотр результатов расчета внутренних силовых факторов в узлах стержневых элементов модели
- •3.5.2. Пересчет результатов расчета из глобальной системы координат в локальную и наоборот
- •3.5.3. Просмотр графиков силовых факторов и перемещений по длине стержня
- •3.6. Вывод данных по расходу стержневых элементов
- •3.7. Вывод результатов расчета модели конструкции на печать и в файл формата rtf
- •Глава 4
- •4.1. Общие положения
- •4.1.1. Виды пластинчатых конечных элементов
- •4.1.2. Выбор параметров разбиения пластинчатых элементов
- •4.1.2.1. Предпочтительные формы пластинчатых конечных элементов
- •4.1.2.2. Выбор параметров разбиения пластин на конечные элементы
- •4.2. Режимы разбиения пластин
- •4.2.1. Режим «Четырехугольная Прямоугольная пластина»
- •4.2.1.1. Локальная система координат пластины
- •4.2.1.2. Создание и разбиение пластинчатых элементов
- •4.2.2. Режим «Произвольная пластина с разбиением»
- •4.2.3. Неавтоматизированный («ручной») режим создания и дополнительного разбиения пластин
- •4.3. Задание параметров пластин и их нагружение
- •4.3.1. Задание толщины и свойств материала пластин
- •4.3.2. Приложение к пластинам нормальных распределенных нагрузок
- •4.3.2.1. Приложение к пластинам нормальных равномерно распределенных нагрузок
- •4.3.2.2. Приложение к пластинам нормальных неравномерно распределенных нагрузок
- •4.3.3. Инвертирование системы координат пластины
- •4.4. Визуализация результатов расчета стержнево-пластинчатой модели конструкции
- •4.4.1. Просмотр карт результатов
- •4.4.1.1. Настройка параметров вывода результатов
- •4.4.1.2. Просмотр карты напряжений
- •4.4.1.3. Просмотр карты перемещений
- •4.4.1.4. Просмотр карт нагрузок, коэффициента запаса и главных напряжений
- •4.4.2. Просмотр количественных результатов расчета модели конструкции
2.4.2.3. Добавление нового сечения в библиотеку сечений
Созданное поперечное сечение нужно добавить в библиотеку сечений. Переходим в соответствующий режим выбором в меню «Библиотека» опции «Добавить в библиотеку», после чего на экране появляется окно «Добавить сечение в библиотеку» (рис. 2.22). Затем нажимаем на этом окне кнопку «Загрузить библиотеку...», выбираем из открывшегося списка ту библиотеку, в которую необходимо добавить созданное сечение (тем самым указываем путь к ней) — в нашем случае это библиотека deflib.slb — и записываем в поле «Имя сечения» название сечения,
Рис. 2.22. Диалоговое окно «Добавить сечение в библиотеку»
под которым оно будет добавлено в выбранную библиотеку. После нажатия кнопки «ОК» программа начинает расчет геометрических параметров сечения, по окончании которого данное сечение будет добавлено в соответствующую библиотеку.
В процессе расчета геометрических параметров нового сечения в него «вписываются» стержневые конечные элементы треугольной формы. По умолчанию используется равномерная сетка разбиения, а количество конечных элементов приблизительно равно 3200. Это справедливо для большинства поперечных сечений, отдельные элементы которых имеют значительно большие размеры, чем поперечный размер вписываемого конечного элемента.
Но пользователь может изменить заданные по умолчанию параметры раз биения поперечного сечения, выбрав пункт «Параметры разбиения» в мет; «Библиотека». Это приведет к открытию окна «Параметры разбиения» (рис 2.23), в поля ввода которого следует записать соответствующие значения.
Необходимость изменять параметры разбиения может возникнуть, напри мер, если поперечное сечение стержня имеет элементы, размеры которых со измеримы с размерами конечного элемента. В этом случае использование равномерной сетки разбиения приведет к заметным
Рис. 2.23. Диалоговое окно «Параметры разбиения»
ошибкам, поэтому предпочтительно использовать неравномерную сетку, обеспечивающую более точное вписывание конечных элементов в сложное поперечное сечение.
Однако в абсолютном большинстве случаев параметры разбиения, заданные по умолчанию, соответствуют решаемой задаче и не требуют корректировки.
2.4.2.4. Присвоение стержневым элементам модели поперечных сечений
После того, как необходимая пользователю библиотека поперечных сечений сформирована, остается присвоить всем стержневым элементам модели конструкции соответствующие им сечения из этой библиотеки. Удобнее сначала задать всем стержням то сечение, которое имеет большинство элементов модели, а уже затем изменить сечения стержней, оставшихся в меньшинстве.
Пусть, например, все элементы крыши рассматриваемой модели (см. рис 2.5) имеют поперечное сечение, изображенное на рис. 2.21, а опорные стойки выполнены из Швеллера с уклоном полок №10 (ГОСТ 8240—89). В этом случае вначале присвоим всем элементам модели нестандартный профиль, а потом на стойках заменим его на швеллер.
Для присвоения
сечения всем элементам модели используем
кнопку
«Сечение всем» инструментальной панели
«Свойства» (меню «Свойства»/«Сечение
всей Конструкции»). Обратите внимание,
что в этом случае выделения всех элементов
не требуется. Выбор этой опции приведет
к открытию диалогового окна задания
сечения из библиотеки (см. рис. 2.15), в
котором с помощью кнопки «Загрузить»
указываем путь к библиотеке deflib.slb. После
загрузки аналогичного окна библиотеки
deflib.slb выбираем нужное сечение и нажимаем
кнопку «OK». Программа уточнит, действительно
ли мы собираемся задать сечение всем
стержням, и, получив подтверждение,
присвоит данное сечение всем стержневым
элементам модели. При этом все стержни
окрашиваются по умолчанию в зеленый
цвет, что даст пользователю дополнительную
информацию о том, что этим стержням
присвоено определенное сечение. Те
стержни, которым мы в дальнейшем будем
присваивать другие сечения, окрасятся
в другие цвета — количество цветов
равно количеству видов поперечных
сечений.
Пользователь имеет
возможность изменить и режим окраски
стержней, и цвета окраски в зависимости
от вида сечения. По умолчанию кнопка
«Цветные слои» на панели инструментов
«Фильтры вида» не нажата, и различными
цветами выделяются стержни, имеющие
различное сечение. Если же эта кнопка
нажата, то различными цветами показываются
элементы, находящиеся в разных слоях
(более подробно об этом см. п. 6.11).
Ориентация сечений также присваивается стержням по умолчанию, на основании направления стержня (от начала к концу) и исходной ориентации сечения в библиотеке. Напомним, что началом стержня является его начальный узел, т. е. тот, с которого начиналось создание стержня.
После завершения
выполнения этой операции можно просмотреть
изображение модели не только в
«проволочном» виде, но и в виде контурной
(кнопка «Проволочные сечения» -
на нижней инструментальной панели
«Фильтры вида») или твердотельной
(кнопка «Объемные сечения»
)
моделей. В обоих случаях ясно видна
форма и ориентация присвоенных различным
элементам сечений. Вращая модель,
пользователь может выбрать наиболее
удобный ракурс для просмотра как всей
модели, так и ее отдельных элементов.
Однако просмотр
ориентации сечения стержня (или нескольких
стержней) удобнее проводить все-таки
на проволочной модели конструкции в
режиме «Ориентация сечения»
,
включаемом соответствующей кнопкой на
панели «Свойства» (меню «Свойства»/«Ориентация
сечения»). Если предварительно какие-то
стержни были выделены, то после нажатия
этой кнопки ориентация их сечений
автоматически показывается красным
цветом, если нет - щелкните мышью на
нужном стержне, и программа выдаст
необходимую информацию. Изменить масштаб
показа сечения можно клавишами «+»/«—»
на клавиатуре.
В этом же режиме можно поворачивать сечение отдельного стержня вокруг своей оси, для чего следует щелкнуть мышью в непосредственной близости от этого стержня. Перемещение мыши по полю вида в горизонтальном направлении будет сопровождаться поворотом сечения вокруг своей оси. В процессе поворота сечение становится синим (при этом красным цветом показывается его первоначальная ориентация). Внизу, в строке статуса, появится числовое значение угла поворота данного сечения, выраженное в градусах (рис. 2.24). Шаг угла поворота равен шагу курсора в угловом направлении, принимаемому по умолчанию за 1 град. После того как нужная ориентация сечения зафиксируется щелчком левой кнопки мыши, оно вновь приобретет красный цвет.
Если необходимо задать определенный угол поворота, то удобнее не дожидаться появления этого значения в строке статуса, а щелкнуть правой кнопкой мыши, вызвав тем самым диалоговое окно «Задать». В полях ввода этого окна можно задать угол поворота в градусах. Нулевому значению угла соответствует та ориентация сечения, которая устанавливается по умолчанию (более подробно об этом см. п. 2.4.4.3).
Точно так же можно изменить ориентацию сечения не только отдельного стержни, но и группы стержней. Для этого нужно выделить эту группу и про-
Рис. 2.24. Поворот сечения в режиме «Ориентация сечения»
делать все описанные в предыдущем абзаце действия с одним из выделенных стержней. Поперечные сечения всех выделенных стержней повернутся на заданный угол.
Получить всю
информацию о стержне, а также отредактировать
все его параметры и ввести с клавиатуры
величину угла поворота сечения можно
в ре жиме «Информация о стержне»
,
кнопка которого располагается на
инструментальной панели «Свойства» в
средней нижней части окна (меню «Свойства»/
«Информация о стержне»).
Войдя в этот режим, отметьте указателем мыши (крестиком) тот стержень информацию о котором необходимо получить. Выбранный стержень приобретет красный цвет, и появится схематическое изображение его поперечного сечения. Кроме того, в открывшемся окне «Список стержней» (рис. 2.25) приводятся следующие сведения, общее количество элементов, список всех стержней модели, информация о поперечном сечении, присвоенном данному стержню, а также угол поворота сечения, длина и материал этого стержня.
Выбор стержня из списка для просмотра информации о нем может быть осуществлен или щелчком мыши на этом стержне, или с помощью кнопок «» или «» на клавиатуре. Текущий выбранный стержень становится красным, кроме того, показывается его поперечное сечение.
Соответствующие кнопки окна дают возможность задать новое сечение рассматриваемому стержню и выбрать материал, из которого он должен быть изготовлен. Двойным щелчком мыши на названии стержня можно вызвать окно, позволяющее при необходимости переименовать стержень. По умолчанию все стержни имеют имена, состоящие из слова Rod и порядкового номера, а все пластины — слова Slab и порядкового номера.
В этом режиме можно также изменить значение угла поворота сечения стержня. Делается это так: задаем в поле ввода «Угол поворота сечения» значение угла в градусах и нажимаем кнопку «Установить». Сечение того стержня, информация о котором просматривается, повернется на заданный угол. Нажатие кнопки «Установить всем» приведет к повороту всех
Рис. 2.25. Диалоговое окно «Список стержней» режима «Информация о стержне»
стержней модели на заданный угол. Нажатие кнопки «По умолчанию» устанавливает значение угла поворота, равное нулю градусов.
И
ногда
возникает необходимость ориентировать
сечение стержня определенным образом.
В этом случае можно использовать привязку
к какому-либо вспомогательному узлу.
Поясним это на примере. Пусть, например,
имеется двугранный угол, образованный
пересечением двух плоскостей. На линии
пересечения плоскостей лежит стержень,
сечение которого ориентировано
произвольным образом (рис. 2.26). Требуется
переориентировать сечение стержня
таким образом, чтобы полки швеллера
лежали в плоскости, перпендикулярной
биссектрисе двугранного угла.
Сделать это можно с помощью создания вспомогательного узла, располагающегося в плоскости биссектрисы двугранного угла, и последующей привязки к нему при повороте сечения.
Вернемся теперь к рассматриваемой модели (см. рис. 2.5) и присвоим ее элементам требуемые по условию сечения.
Прежде всего выделяем все опорные стойки. Затем с помощью кнопки «Сечение
Рис. 2.26. Поворот сечения с использованием привязки к вспомогательному узлу
Выделенным»
на инструментальной панели «Свойства»
(меню «Свойства»/ «Сечение выделенным
стержням») и появившегося диалогового
окна задания сечения из библиотеки
(см. рис. 2.15) загружаем библиотеку
стандартных швеллеров Швеллер
с уклонами полок ГОСТ 8240—89
и выбираем Швеллер
с уклоном № 10.
Рис. 2.27. Диалоговое окно «Сечения»
Нажатие кнопки «ОК» позволяет присвоить это сечение выделенным стержням. После присвоения нового сечения стержни приобретут синий цвет.
Все сечения,
присвоенные элементам модели,
автоматически появляются в диалоговом
окне «Сечения» (рис. 2.27). Для вызова
этого окна необходимо нажать на панели
инструментов «Сечения» кнопку «Сечения»
— она располагается слева от выпадающего
списка с сечениями. Сечения в выпадающем
списке соответствуют сечениям в
диалоговом окне «Сечения».
Пользователь имеет возможность внести в список какое-либо новое сечение, нажав кнопку «Загрузить...» и задав ему требуемый цвет. С помощью кнопки «Удалить» можно удалить сечение из списка, но только в том случае, если оно не присвоено каким-либо стержневым элементам модели.
Выбранное из списка сечение после закрытия диалогового окна «Сечения» становится текущим и будет по умолчанию присваиваться всем вновь создаваемым стержневым элементам. Имя этого сечения будет показываться в выпадающем списке на панели инструментов «Сечения».