Кротов С.В. Расчет трехшарнирных систем. Учеб пособ. 2020
.pdf
Вводим последовательно Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Nodes.
Появится панель Apply U,ROT on Nodes (рис. 5.26, а). Курсором укажем нижние центральные узлы на пятах арки, предварительно развернув арку при помощи кнопок справа от графической части экрана, и в диалоговой панели Apply U, ROT on Nodes выберем UX, UY – ограничим степени свободы в плоскости. OK.
а |
б |
Рис. 5.26
Однако это не все степени свободы, которые подлежат ограничению. Так, необходимо запретить перемещение арки вдоль оси Z. Для этого используем линии, которые принимают участие в модели. Набираем последователь-
но Main Menu > Solution > Define Loads > Apply > Structural > Displacement > On Lines.
Появится панель Apply U,ROT on Lines (рис. 5.26, б). Здесь можно выбрать Pick All, т.е. все линии, или указать на них курсором, щелкнув ле-
61
вой кнопкой мыши, линии поменяют цвет и толщину. В появившемся диалоговом окне Apply U,ROT on Lines выбрать направление UZ. OK (рис. 5.27).
Рис. 5.27
62
Появляется панель Warning (рис. 5.28).
Рис. 5.28
Эта предупредительная надпись сообщает о том, что и твердотельная часть модели, и конечно-элементная имеют общие граничные условия. Следует закрыть панель, нажав Close.
3 Задание нагрузок. Набираем последовательно Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Force/Moment > On Nodes. Появится панель Apply F/M on Nodes (рис. 5.29).
Рис. 5.29
63
Чтобы удостовериться в правильности координаты приложения сосредоточенной силы и момента, определим координаты узлов, находящихся на половине высоты стрелы подъема арки, что соответствует заданию.
Выполняем последовательность операций Utility Menu > List >
Nodes.
Тогда в панели Apply F/M on Nodes можно конкретно указать соответствующие узлы. Это узел № 12 для левой полуарки (точка приложения силы) и узел № 53 для левой полуарки (точка приложения момента). Они имеют ординаты, равные 4 м (см. рис. 5.29).
В случае несоответствия какого-либо из узлов заданной координате приложения той или иной нагрузки нужно изменить количество конечных элементов, вновь выполнив операцию разбиения на конечные элементы, предварительно очистив сетку при помощи последовательности операций
Preprocessor > Meshing > Clear > Lines, и курсором указать на нужные линии или же нажав Pick All в панели Clear Lines. OK (рис. 5.30).
Рис. 5.30
Далее нужно выполнить указанные ранее операции образования сетки конечных элементов, но с другим их количеством.
В нашем случае узлы 12 и 53 практически совпадают с центральными узлами границы пятого конечного элемента и слева, и справа (отсчет снизу), поэтому приложение нагрузок осуществлялось именно в эти узлы.
Указываем точку – центральный узел границы пятого элемента левой полуарки курсором для задания горизонтальной нагрузки F = 50 кН. Нажимаем в диалоговой панели Apply.
Появится диалоговая панель Apply F/M on Nodes, где укажем направление FX, значение усилия равно 50000 Н. Нажимаем OK (рис. 5.31).
64
Рис. 5.31
Аналогичную операцию выполняем для задания изгибающего момента M = 80000 Нм. Но для этого выделим центральный узел пятого элемента (отсчет от пяты арки) правой полуарки. Появится диалоговая панель, где укажем направление MZ, значение момента равно 80000 Н. Нажимаем
OK (рис. 5.32).
Рис. 5.32
Теперь набираем Main Menu > Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Structural > Pressure > On Beams. Появится панель Apply PRES on Beams (рис. 5.33).
Указателем Box выберем шесть элементов в центре арки, что будет соответствовать заданию распределенной нагрузки на длине x l 2a .
65
Рис. 5.33
Это составляет треть длины арки и соответствует шести конечным элементам – по три от центра арки.
После нажатия кнопки Apply появляется диалоговое окно Apply PRES on Beams (рис. 5.34).
Здесь нужно указать номер ключа, означающего направление прилагаемой нагрузки, и ее интенсивность размерностью «Н». OK.
Распределенная нагрузка, направленная вниз, принимается в программе ANSYS за положительную.
Ключ 2 соответствует направлению распределенной нагрузки вдоль оси Y.
На рис. 5.35 показана арка с нагруженными элементами. Шкала соответствует интенсивности распределенной нагрузки.
Развернув изображение, используя кнопки справа от графического окна, увидим направление нагрузки (рис. 5.36).
66
Рис. 5.34
Рис. 5.35
67
Рис. 5.36
Условные обозначения на рис. 5.36: U – наложены ограничения на перемещения, CP – указаны ограничения на совместное перемещение узлов двух частей арки в месте расположения шарнира, PRES – отображено давление распределенной нагрузки q.
Красной стрелкой указано направление действия сосредоточенной силы FX, а изгибающий момент MZ направлен на нас, обозначается синей стрелкой.
4 Выполнение решения: Main Menu > Solution > Solve > Current LS > OK.
Появляются две панели – информационная и панель Solve Current Load Step, нажимаем OK (рис. 5.37). После решения Solution is done!
нажать Close.
68
Рис. 5.37
Обязательно появляется информационная панель /STATUS Command (рис. 5.38). Здесь сообщается о наиболее важных моментах решения поставленной задачи. После ознакомления ее нужно закрыть, нажав на крестик в правом верхнем углу.
Рис. 5.38
На экране появляется изображение арки с нагрузками и ограничениями (рис. 5.39).
69
Рис. 5.39
5 Просмотр результатов. Используется такая последовательность:
Main Menu > General Postproc > Plot Results > Deformed Shape.
Отмечаем Deformed, т.е. следует показать деформированное состояние арки. OK.
Теперь для визуализации ребер (необязательно) опять воспользуемся командой Plot Ctrls > Style > Edge Options.
Появится диалоговая панель Edge Options, где напротив Element Outline Style установим флажок None. OK (рис. 5.40).
Рис. 5.40
70