Задание граничных условий и нагрузки

Граничные условия, это полное защемление концов балок.

Выполните последовательность команд: Model  Constraint (граничные условия)  Nodal (по узлам). В окне: “Create or Activate Constraint Set” впишите название варианта нагружения, например – Constraint 1.

Нажмите «ОK».

В появившемся окне “Entity Selection – Enter Nodes to Select”, выберите краевые узлы балок и нажмите «ОK». В следующем окне нажмите кнопку Fixed и нажмите «ОK» и «Cancel».

Чтобы задать нагрузку, выполните последовательность команд: Model  Load  Nodal, в появившемся окне введите название варианта нагружения: Force 1000 H.

Далее в окне выбора примитивов (в данном случае узлов) выберите краевой узел (в месте соединения балок) и нажмите «ОK». В появившемся окне задайте нагрузку – 1000 Н в направлении TY. Нажмите «ОK» и «Сancel».

Анализ конструкции

В результате проделанных операций на экране появится готовая конечноэлементная модель балочной конструкции.

Для анализа выполните последовательность команд File  Analyze (смотри лабораторную работу №1)

Обработка результатов расчета

После выполнения расчета, выполните последовательность команд View  Select в появившемся окне пометьте строчки как показано на рисунке (заметьте, что в поле данных Contour Style помечаем пункт Beam Diagram – эпюра).

Н ажмите кнопку Deformed and Contour Data и в появившемся окне в поле данных Contour выберите – 3139… Beam EndA Pt1 Comb Stress и нажмите «ОK» и «ОK».

В результате на экране появится картина деформированного состояния балок.

Эпюры напряжений «отложены» вдоль оси Z, поэтому чтобы их увидеть, необходимо развернуть вид модели на экране. Для этого выполните последовательность команд View  Rotate и в появившемся окне нажмите кнопку Isometric и затем «ОK».

Работа 4. Статический расчет балки

Произведем проверочный расчет на прочность несущей балки сортировочного транспортера. Длина балки 4 м, расстояние между опорами одинаковое, равное 1 м. Балка нагружена по всей длине распределенной нагрузкой с интенсивностью q = 20 кН/м. Над правой опорой действует сосредоточенный момент М = 2 кНм от перегрузочного устройства. Балка изготовлена из профиля коробчатого сечения высотой 80 мм, шириной 40 мм, толщина стенок – 4 мм. Материал балки – Ст. 3.

Выполнение работы

Запустите систему Femap.

Создание геометрии модели

И спользуя пункт меню (Геометрия  Прямая  Координаты), построим прямую линию с координатами концов Х: 0, Y: 0, Z: 0 и Х: 4, Y: 0, Z: 0.

Задание свойств материала

Выполните последовательность команд Model  Material, в появившемся окне “Define Material - ISOTROPIC” введите в соответствующих полях данных следующие значения: Е = 2,1E+11 Па, коэффициент Пуассона  = 0,3, массовая плотность  = 7850 кг/м³ (заметьте, что все вводимые характеристики материала вводятся в системе СИ, и что построение геометрии модели производилось в метрах). Название материала – CT.3. Нажмите «ОK» и «Cancel».

Выбор типа и параметров конечных элементов

В ыберем пункт меню Model  Property. В появившемся диалоговом окне задания свойств конечных элементов нажмем кнопку Elem/Property Type (Тип элемента/Свойства). В панели выбора элементов представлен перечень доступных в MSC/N4W конечных элементов. Для рассматриваемой задачи подходят два одномерных элемента балочного типа: Ваr и Веаm. Одно из различий между ними заключается в том, что Ваr имеет постоянные по длине размеры сечения, а для Beam можно задавать разные размеры сечений на концах элемента.

Выберем элемент Ваr, как показано ниже, и нажмем «ОK». При этом вид окна задания свойств элементов соответствующим образом модифицируется.

Нажмем кнопку Shaре (Форма) для задания формы и размеров поперечного сечения балки. Появится диалоговое окно Cross Section Definition (Задание поперечного сечения).

В ыберем из списка Shape сечение Rectangular Tube (Прямоугольная труба) и введем его размеры, а также установим ориентацию оси у сечения: Orientation Direction (у) – Uр (Вверх), как показано на рисунке.

Цифрами 1, 2, 3, 4 указаны точки сечения, для которых в результатах расчета будут представлены значения нормальных напряжений. Нажмем «ОK». После расчета характеристик сечения окно выбора свойств элемента появится снова, но в измененном виде (применительно к элементу Ваr).

Используя кнопку Save (Сохранить), можно сохранить параметры элемента в библиотеке – файле с именем property.esp – или загрузить из данной библиотеки с помощью кнопки (Загрузить), а также скопировать в данное окно свойства уже имеющегося элемента модели – кнопка Сору (Копировать).

В поле Тitlе введем название элемента (Ваr) и выберем из списка материал Ст. 3. Нажмем «ОK» и затем «Cancel» для завершения задания характеристик конечных элементов.