МІнІстерство ОСВІТИ і науки України

Національний університет "Львівська політехніка"

РОЗРАХУНОК деформативності РЕБРИСТої МОСТОВої ПЛИТи

Методичні вказівки

до лабораторних робіт

з дисципліни "Автоматизоване проектування транспортних споруд"

для студентів cпеціальності 7.06010106

"Мости і транспортні тунелі"

Затверджено

на засіданні кафедри

"Мости та будівельна механіка".

Протокол № 12 від 24.04.2014

Львів 2014

РОЗРАХУНОК ДЕФОРМАТИВНОСТІ РЕБРИСТОЇ МОСТОВОЇ ПЛИТИ. Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни «Автоматизоване проектування транспортних споруд» для студентів спеціальності 7.06010106 Мости і транспортні тунелі / Укл. Моркляник Б.В. Мурин А.Я., Канафоцький Р.І. – Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2014. – 20 с.

Укладачі: Моркляник Б.В., канд. техн. наук, доц.

Мурин А.Я., канд. техн. наук,

Канафоцький Р.І. аспірант

Відповідальний за випуск: Шиндер В.К., канд. ф.-м. наук, доц.

Рецензенти: Давидчак О.Р., канд. техн. наук, доц.

Іваник І.Г., канд. техн. наук, доц.

Зміст

Вступ 4

Мета Виконання лабораторної РОБоти 5

ЗАГАЛЬНИЙ ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНої РОБоТи 5

ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТІВ ПРО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ 5

Звіт про виконання лабораторної роботи повинен містити такі розділи: 5

1. СТВОРЕННЯ РОЗРАХУНКОВОЇ СХЕМИ 6

2. Задання навантажень 9

3. Задання жорсткісних характеристик 10

4. Створення нелінійного завантаження конструкції 15

5. Завдання для лабораторних робіт 19

Вступ

Моделювання об'ємними елементами виник з потребою розв'язування складних задач еластичності та структурного аналізу конструкцій. Моделювання об'ємними елементами, зазвичай проводять на стадії створення дизайну та загальних розмірів продукту, та вихідного продукту з метою виявлення дефектів. Використовують МКЕ багато дисциплін здебільшого з сім'ї механічної інженерії.

Розвиток скінчених елементів почався в середині 1950-х роках в літакобудуванні. В 1965р. для НАСА була написана програма "Nastran" це була перша програма яка дозволяла виконувати розрахунок МКЕ. Із 1973р. метод кінцевих елементів був виділений як окрема галузь прикладної математики та математичного моделювання фізичних систем.

Сучасних можливості моделювання дозволять моделювати елементи такі, як термальні, електромагнітні, рідинні та структурні робочі середовища. За потреби в більшості інженерних програмних комплексах можна змінювати потрібний рівень точності та час за потрібний для необхідних обчислень.

Моделювання МКЕ дозволяє проектувати, перевіряти та оптимізовувати продукцію перед її випуском та підчас розробки. Це значно підвищує можливості проектування складних конструкцій та покращує стандарти інженерних проектів та методологію цього процесу. Використання моделювання зменшило час, за який продукт проходив від концепції створення до процесу виготовлення. Головною ідеєю було покращення початкових розрахункових параметрів виробу, моделюючи системою МКЕ, що сприяло прискоренню їхнього тестування та розробки та виготовлення. В цілому, перевагами - створення конструкцій, елементів, з'єднань які майже не зустрічаються або їх розробку.

Основним недоліком є затрата на розрахунок, потреба в великому об’єму пам'яті ЕОМ.

Мета Виконання лабораторної РОБоти

Метою виконання лабораторної роботи є здобуття студентами практичних навичок в моделюванні прогонової будови моста об’ємними елементами

В результаті виконання лабораторних робіт студенти повинні:

 знати загальні принципи моделювання об’ємними елементами в ПК «Лира»

 вміти модельвати прогонові частини моста

ЗАГАЛЬНИЙ ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНої РОБоТи

Для виконання лабораторної роботи необхідно:

Створити розрахункову схему

ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТІВ ПРО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

Звіти про виконання лабораторних робіт оформляються на зшитих аркушах формату А4. Після захисту роботи звіти здаються для зберігання на кафедру.

Звіт про виконання лабораторної роботи повинен містити такі розділи:

Титульний аркуш

• Номер роботи, назва предмету та роботи;

• Мета виконання лабораторної роботи;

• Індивідуальне завдання з детальним формулюванням розв’язуваної задачі;

• Графічна схема взаємодії класів з поясненням;

• Текст програми мовою C++. Програма повинна контролювати правильність введення вхідних даних та мати коментарі до її основних структурних конструкцій.

• Результати комп’ютерної реалізації програми. Вказується формат і значення вхідних даних та отриманих для них результатів;

• Висновки. Вказується призначення програми, функціональні можливості, обмеження на її застосування, можливі варіанти вдосконалення та які знання отримано в ході виконання роботи.

Звіт повинен бути написаний українською мовою, акуратно та грамотно, з дотриманням правил оформлення ділової докумен­тації. Назви розділів звіту візуально виділити розміром, жирністю, курсивом шрифта або підкресленням.

1. Створення розрахункової схеми

Запускаємо ПК «ЛИРА» . Для цього натискаємо «Пуск -> Все программы -> Lira Soft -> «ЛИРА» -> «ЛИРА» ». При відкритті ПК «ЛИРА» автоматично буде запропоновано вибрати тип розрахункової схеми (рис.1). У ПК «ЛИРА» приймається, що вісь OZ завжди вертикальна, тобто є нормаллю до поверхні землі. У даному прикладі ми вибираємо варіант 5 «Шесть ступеней свободы в узле», як показано на рис.1 і натиснемо кнопку із зображенням зеленої «галочки» внизу цього вікна для підтвердження вибору. Кнопка «галочка» замінює кнопку «ОК», наявну в більшості ПК.

Вибір ознаки схеми

Подвійним клацанням миші по синьому заголовку внутрішнього вікна розвернемо його на повний розмір. Назвемо нашу роботу «Лабораторна».

Конструкцію, прогонової будови моста розбиваємо її таким чином, щоб відтворити всі розміри моделі моста. Натискаємо кнопку «Добавить узел», з’являється вікно (рис.2), у якому потрібно ввести координати вузлів об’ємного елемента.

Введення координат точок

Рис. 3 Створюємо КЕ

Отримавши всі точки ми створюємо об’ємний елемент: натискаємо на «Добавить элемент» і шукаємо «Обьемный КЕ по отмеченым узлам» (Рис. 3)

Рис. 4 Створений обємний елемент

Ми отримали один елемент (рис.4). Для копіювання виділяємо його, натиснувши на кнопку і а потім на самий елемент або «Ctrl+A» і копіювати вибрані об’єкти , у нас появиться наступне вікно «Копирование обьектов» (рис. 5).

Рис. 5 Копіювання об’єктів

В чому вікні ми задамо наступні значення: dX = 0.01м - крок елементів; та кількість елементів - N = 5 (рис. 5).

Рис. 6 Нижні елементи ребра балки

Після цього ми отримуємо 6 елементів, які будуть нижньою частиною ребра (рис 6).

Таким чином, ми копіюємо в потрібних напрямках об’ємні елементи, поки не отримаємо конструкцію потрібних розмірів (рис. 7)

Рис. 7 Загальний вигляд (ZX)

2. Задання навантажень

Моделюємо колісне навантаження А15 (візок). В лабораторній роботі. Для цього натискаємо кнопку «Нагрузка на узлы и элементы». З’явиться вікно (рис.8), у якому натискаємо кнопку тип навантаження - точкове (рис.8) та задаємо параметри навантаження 0.625т і натискаємо кнопку «Подтвердить», виділяють потрібні вузли та натискаємо кнопку «Применить» .

Рис. 8 Задавання навантаження

Рис. 9 Загальний вигляд з прикладеним навантаженням

Задаємо власну вагу конструкції. У головному меню вибираємо «Нагрузки → Добавить собственный вес». Вибираємо «Все элементы» та натискаємо на кнопку «Применить» (рис.21).

Рис. 10 Задання власної ваги конструкції

3. Задання жорсткісних характеристик

Задаємо властивості об’ємним елементам. Клацаємо на значок «Жесткости елементов» з’явиться відповідне вікно (рис.11)

Натискаємо кнопку «Добавить» шукаємо тип «пластинчатые, обьемные, численные» та вибираємо «Обьемные КЭ» (рис.9).

Рис.11 «Жесткости элементов»

Рис.12 Створення жосткості обємних елементів

В наступному вікні (рис.10) в нас появляється «Жесткость для обьемных КЭ». Тут ми задаємо властивості спершу бетону, а потім і арматури. Для бетону ми задаємо V- коефіцієнт Пуассона для залізобетонних конструкцій V=0.3; Ro – об’ємна вага; Ro=2.5 т/м³. Включаємо нелінійні параметри «Учет нелинийности» та «Параметры материала». З’являється вікно «Законы нелинейного деформирования материалов», вибираємо «21 экспотинчиальный (нелинейная прочность) закон дмиформирования». Задаємо «Класс бетона» - В20 та «тип бетона» - ТБ (рис. 14). Задавши всі потрібні нам параметри, натискаємо на кнопку «Подтвердить».

Рис.13 Введення характеристик бетону

Рис.14 Закон деформування бетону

Задавши всі потрібні характеристики, натискаємо на клавішу «подтвердить» і «применить» .

Після цього копіюємо створений тип і редагуємо (створюємо тип з арматурою). Для цього ми ставимо галочку біля «Учитывать армирующий материал» задаємо «11 – экспоненциальный закон доформирования» і задаємо «Параметры закона нелинейного деформирования» (рис.15)

Рис.15 Закон нелінійного деформування арматури

Д ля об’ємних елементів до яких входить арматура задаємо відсоток армування (75% Ny) (рис.14). Для зручності колір жорсткості №2 (об’ємні елементи з арматурою) міняємо на червоний колір.

Рис.16 Врахування армуючого

матеріалу

Рис.17 Відсоток армуючого матеріалу

Клацаємо «Подтвердить» і «Применить» . В нас з’являється вікно (рис.15).

Створивши два типи жорсткості, ми призначаємо їх задаємо їх об’ємним елементам. За допомогою «Отметка элиментов» ми виділяємо потрібні нам елементи вибираємо тип жорсткості (1-й або 2-й) натискаємо «Установить как текучий тип → назначить». Таким чином ми присвоїмо характеристики матеріалів даній конструкції.

Рис.18 Відсоток армуючого матеріалу

Рис. 19 Присвоєння типу жорсткості №2 для елементам з арматурою

Задаємо опори (нерухому і рухому). Для цього ми шукаємо на панелі інструментів кнопку «Связи» і натискаємо на неї. Зявиться вікно «Связи в узлах» (рис.17).

Рис.20 Задаємо звязки для рухомої та нерухомої опори