Кротов С.В. Расчеты конструкций с применением STARK ES. Учеб пособ. 2021-1
.pdf
Рис. 3.22. Установка опорных закреплений
3.4 Назначение нагрузок
Для заданной системы принимаем одно нагружение: распределенная нагрузка, сосредоточенная сила и изгибающий момент (см. рис. 3.1).
Сосредоточенные нагрузки в программном комплексе STARK_ES задаются в килоньютонах – кН, распределенные нагрузки – в кН/м, а изгибающие моменты – в кНм.
Постоянная нагрузка состоит из сосредоточенных сил и распределенной нагрузки. Для назначения сосредоточенной силы в главном меню программы выбираем Нагрузки > Узловые > Силы и моменты > Установить.
В окне выбора устанавливаем Нагружение 1 (рис. 3.23), глобальную систему координат (ГСК) и направление силы Px (Py и Mz отключаем), рис. 3.24.
Рис. 3.23. Номер нагружения
51
Рис. 3.24. Выбор сосредоточенной силы
Кликнем по окну редактора (область в правом нижнем углу со значениями сил) и укажем в нем значение сосредоточенной силы Px = -30 кН со знаком минус (знак «-» указывает на то, что сила действует против оси Y – вниз), рис.
3.25.
Рис. 3.25. Выбор направления и значения сосредоточенной силы
Отмечаем на правой стойке центральный узел (рис. 3.26). На экране появится сосредоточенная сила Px = -30 кН.
Рис. 3.26. Расположение сосредоточенной силы на стойке
Для назначения изгибающего момента в главном меню программы выби-
раем Нагрузки > Узловые > Силы и моменты > Установить.
52
В окне выбора опять устанавливаем Нагружение 1, глобальную систему координат (ГСК) и направление момента Mz (Px и Py отключаем), рис. 3.27.
Рис. 3.27. Выбор изгибающего момента
Кликнем по окну редактора (область в правом нижнем углу со значениями сил) и укажем в нем значение изгибающего момента Mz = 40 кНм со знаком плюс (рис. 3.28) (знак «+» указывает на то, что момент действует против часовой стрелки в плоскости модели).
Рис. 3.28. Выбор направления и значения изгибающего момента
Устанавливаем изгибающий момент на середине пролета (рис. 3.29). На экране появится изгибающий момент Mz = 40 кНм.
Рис. 3.29. Расположение изгибающего момента на пролете
53
Для назначения распределенных нагрузок в главном меню программы выбираем Нагрузки > Элементные > Равномерно распределенные > Уста-
новить. В окне выбора устанавливаем Нагружение 1, глобальную систему координат (ГСК) и направление нагрузки Qy/s (Qx/r отключаем). Эти действия показаны на рис. 3.30.
Рис. 3.30. Выбор направления распределенной нагрузки
Кликнем по окну редактора и укажем в нем значение нагрузки Qy = -12 кН/м (рис. 3.31).
Рис. 3.31. Выбор значения распределенной нагрузки
Отмечаем на схеме пролет (рис. 3.32). На экране появится распределенная нагрузка Qy = -12 кН/м.
Рис. 3.32. Расположение распределенной нагрузки на пролете
54
3.5 Расчет рамы и анализ результатов
Для выполнения расчета в главном меню программы вызываем команду
Расчет и результаты > Расчет МКЭ > Общий. В появившемся окне Пара-
метры расчета выбираем тип расчета – Статический расчет. Нажимаем кноп-
ку ОК (рис. 3.33).
Рис. 3.33. Окно параметров расчета
Вслучае правильного решения программа Viewer покажет протокол (операция описана выше). Этот документ можно экспортировать в MS Office Word, вставляя в него полученные эпюры, графики, комментарии и т.п.
Вслучае неправильного решения программа Viewer покажет соответствующие предупреждения.
Как правило, основные ошибки при моделировании заключаются в неверной постановке граничных условий, задании материала; в некоторых установках указывают ГСК – генеральную систему координат, а в других МСК – местную систему координат.
После выполнения расчета открываем текущий проект STARK_ES. Выводим на экран эпюры внутренних сил для одной комбинации нагру-
жений (рис. 3.34). Для этого в главном меню программы выберем Расчет и ре-
зультаты > Графический вывод.
Впоявившемся окне (см. рис. 3.34) «Результаты. Графика» нужно вы-
брать Усилия в стержнях > Эпюры и нажать кнопку ОК.
55
Рис. 3.34. Выбор параметров графики расчета
Далее в меню выбора отмечаем поперечное усилие Q (рис. 3.35).
Рис. 3.35. Выбор демонстрации эпюры поперечных сил
Там же выбираем коэффициент для вывода эпюр (рис. 3.36). В некоторых случаях это выполняется для каждой эпюры отдельно. Для улучшения наглядности полученных результатов можно варьировать масштаб различных эпюр.
56
Рис. 3.36. Выбор масштаба эпюр
На экране появится эпюра поперечных сил Q (рис. 3.37). Значения округляются.
Рис. 3.37. Эпюра поперечных сил
На нижней панели можно увидеть численные значения поперечных сил
(рис. 3.38).
Рис. 3.38. Экстремальные значения поперечных сил
На полученной эпюре указаны численные значения в килоньютонах. Значения поперечных сил округляются до целых.
57
После этого в меню выбора отмечаем изгибающий момент M (рис. 3.39).
Рис. 3.39. Выбор эпюры изгибающих моментов
На экране появится эпюра изгибающих моментов М для первой комбинации нагружений (рис. 3.40). Значения изгибающих моментов также округляются до целых.
Рис. 3.40. Эпюра изгибающих моментов
По эпюре моментов видно равновесие узлов. В левом верхнем узле моменты на стойке и ригеле величиной 29 кНм уравновешивают друг друга, действуя с внешних волокон вовнутрь. В центральном узле действующий против часовой стрелки момент на левом ригеле величиной 9 кНм уравновешен моментом 6 кНм в узле на правом ригеле и моментом 3 кНм на правой стойке, действующими по часовой стрелке (рис. 3.41).
9 кНм |
6 кНм |
|
3 кНм
Рис. 3.41. Равновесие центрального узла 12
58
На нижней панели можно увидеть численные значения изгибающих моментов (рис. 3.42).
Рис. 3.42. Экстремальные значения изгибающих моментов После этого в меню выбора отмечаем продольную силу N (рис. 3.43).
Рис. 3.43. Выбор эпюры продольных сил Эпюра продольных сил показана на рис. 3.44.
Рис. 3.44. Эпюра продольных сил
На нижней панели можно увидеть численные значения продольных сил
(рис. 3.45).
Рис. 3.45. Экстремальные значения продольных сил
59
По полученным эпюрам найдем максимальные и минимальные значения в каждом сечении рамы.
Выбрав на главной панели Расчет и результаты > Перемещения узлов,
увеличим масштаб отображаемого перемещения, примем коэффициент увеличения 400, поскольку деформация рамы мала (рис. 3.46).
Рис. 3.46. Выбор масштаба деформаций
Получим вид изогнутой оси рамы (отображается красным цветом), рис.
3.47.
Рис. 3.47. Вид изогнутой оси рамы
Щелкнем по левому верхнему узлу (рис. 3.48), очевидно, что его горизонтальное перемещение влево максимально, и определим это перемещение.
60