Расчет ферм с шарнирными узлами. Учебно-методическое пособие

3. Нажмите клавишу OK (рис. 3.25).

Зададим сосредоточенные силы в узлы фермы.

Меню: Model Load Nodal.

Рис. 3.26. Окно выбора узлов для задания сосредоточенных сил.

Рис. 3.27. Окно задания величин сосредоточенных воздействий.

Если вид окна Entity Selection – Enter Node(s) to Select (Вы-

бор объекта – выберите узлы), появившегося на экране, отличается от изображения рис. 3.26, то нажмите мышью клавишу Method. В открывшемся меню выберите позицию ID.

1. Щелкните мышью на экране по узлу, в который необходимо приложить силу F1 , (узел 5 на рис. 3.1). В окне Entity Se-

51

lection – Enter Node(s) to Select (рис. 3.26) в поле, обозначенном цифрой 1, появится номер узла конечноэлементной сетки (номер

1, см. рис. 3.24).

2.Нажмите клавишу OK (рис. 3.26).

3.В появившемся окне Create Loads on Nodes (Задать нагружение в узлы) (рис. 3.27) в области воздействий активизируйте позицию Force (Сила) (цифра 1).

4.В цифровом поле FY области Value (Значение) (цифра 2 на рис. 3.27) задайте число -50000 (сосредоточенная сила 50000 Н, или 50 кН, знак минус поставлен потому, что она направлена против положительного направления глобальной оси Y).

5.В области Method должна быть включена кнопка Constant (Постоянная) (цифра 3 на рис. 3.27). Она включена по умолчанию.

6.Нажмите клавишу OK (рис. 3.27).

Дважды повторите позиции 1 – 6, задавая в узлы фермы с номерами 2 и 13 (см. рис. 3.1) силы F2 20000Н и F3 10000Н соответственно в цифровые поля FX и FY.

7. Для завершения операции нажмите клавишу Cancel в

окне Entity Selection – Enter Node(s) to Select (рис. 3.26).

На экране монитора появится изображение сосредоточенных сил, приложенных в узлах фермы.

Так как изображение фрагмента модели фермы с силами не умещается целиком на экране, то выпоните следующую операцию.

Меню: View Autoscale All.

На экране появится полное изображение конечноэлементной модели фермы с силами (рис. 3.28).

52

Рис. 3.28. Конечноэлементная модель фермы с силами.

3.2.15. Задание связей для конечноэлементной модели.

Связи задаются в два этапа. Сначала необходимо определить параметр Set.

Меню: Model Constraint Set.

1.В цифровом поле ID (цифра 1 на рис. 3.29) в окне Create or Activate Constraint Set (Создать или активизировать набор связей) (рис. 3.29) задайте номер набора связей с землей (число 1, по умолчанию задан текущий номер набора).

2.В цифровое поле Title (цифра 2 на рис. 3.29) латинскими буквами введите название этого набора, например, Set 1. В принципе имя набора указывать необязательно, важен лишь его номер.

3.Нажмите клавишу OK (рис. 3.29).

53

Рис. 3.29. Окно задания набора связей с землей.

Сначала закрепим от перемещений в плоскости XY узлы 9 и 15, в которых ферма соединена с землей.

Меню: Model Constraint Nodal.

Рис. 3.30. Окно выбора узлов для задания связей.

Если вид окна Entity Selection – Enter Node(s) to Select (Вы-

бор объекта – введите узлы с целью выбора), появившегося на экране, отличается от изображения рис. 3.30, то нажмите мышью клавишу Method. В открывшемся меню выберите позицию

ID.

1.Щелкните мышью на экране по узлу фермы, на который необходимо наложить связи, (узел 9 на рис. 3.1). В окне Entity Selection – Enter Node(s) to Select (рис. 3.30) в поле, обозначен-

ном цифрой 1, появится номер узла конечноэлементной сетки

(номер 10, см. рис. 3.24).

2.Нажмите клавишу OK (рис. 3.30).

54

Рис. 3.31. Окно задания направлений связей.

3.В появившемся окне Create Nodal Constraints / DOF (Со-

здать узловые связи) (рис. 3.31) в цифровых полях TX и TY области DOF (Степени свободы) (цифра 1 на рис. 3.31) поставьте флажки (галочки). Это означает, что в узле 10 конечноэлементной сетки (см. рис. 3.24) будут стоять связи по направлениям глобальных осей X и Y.

Нажатие клавиш Fixed (Жесткая заделка), Pinned (Линейные связи) и No Rotation (Нет поворотов) закрепит узлы соответственно от всех перемещений и углов поворота, только от линейных смещений или только от поворотов, а кнопка Free (Свободный) оставит узлы без связей. Кроме того, здесь можно реализовать различные условия симметрии. Пользователь также может самостоятельно отметить нужные направления, щелкая мышью по квадратам в поле DOF.

4.Нажмите клавишу OK (рис. 3.31).

Повторив еще один раз позиции 1 – 4, закрепите узел 15 фермы (рис. 3.1), то есть соответствующий ему узел 15 конечноэлементной модели (рис. 3.24), от вертикального и горизонтального смещений (вдоль осей X и Y, цифровые поля TX и TY в области DOF).

Так как мы решаем плоскую задачу, а конечноэлементный комплекс Femap считает все системы пространственными, то необходимо закрепить все узлы конечноэлементной модели от

55

перемещений вдоль глобальной оси Z и от поворотов вокруг глобальных осей X и Y.

Рис. 3.32. Окно выбора узлов для задания связей.

Рис. 3.33. Окно задания направлений связей.

5.Нажмите клавишу Select All (Выбрать все) в окне Entity Selection – Enter Node(s) to Select (рис. 3.32). Выделенные номе-

ра узлов конечноэлементной модели с 1 по 15 будут показаны в средней области окна, обозначенной цифрой 1 на рис. 3.32, в виде повторителя ID, to, by.

6.Нажмите клавишу OK (рис. 3.32).

7.В появившемся окне Create Nodal Constraints / DOF (рис. 2.33) в области DOF (цифра 1 на рис. 3.33) отметьте степени свободы TZ, RX, RY, по направлениям которых нужно поставить связи во всех выбранных узлах.

8.Нажмите клавишу OK (рис. 3.33).

56

9. На вопрос Selected Constraints Already Exist. OK to Overwrite (No = Combine)? (Выбранные связи уже существуют; ответьте «Да» для переопределения или «Нет», если хотите скомбинировать) ответьте «Нет», нажав клавишу No (рис. 3.34).

Рис. 3.34 Окно выбора типа переопределения связей.

Вопрос возник потому, что выполнением позиций 5 – 8 мы хотим наложить связи TZ, RX, RY на все узлы конечноэлементной модели, в том числе и на узлы, в которых связи уже поставлены ранее (позиции 1 – 4). Программа ожидает подсказки: заменить существующие связи новыми или составить комбинацию старых и новых связей. Мы скомандовали компьютеру скомбинировать связи.

10. Для завершения операции нажмите клавишу Cancel в

окне Entity Selection – Enter Node(s) to Select (рис. 3.32).

После завершения операций задания нагрузок и условий закрепления на экране появится картинка, изображенная на рис. 3.35. Обозначения в виде маленьких треугольников отмечают узлы, на которые наложены связи. Цифры показывают номера степеней свободы, по направлениям которых наложены связи.

57

Рис. 3.35. Вид экрана: ферма с нагрузкой и связями.

3.2.16. Удаление неверно заданных компонентов конечноэлементной модели.

С выполнением последней операции работа препроцессора завершена. Если в созданной конечноэлементной модели обнаружены ошибки (неверно заданы базовые точки, линии, материал, свойства, конечные элементы, узлы, силы, связи и т. д.), то их можно устранить, удалив неверно заданные компоненты модели.

Меню: Delete Geometry Point; Delete Geometry Curve; Delete Model Material; Delete Model Property;

58

Delete Model Node;

Delete Model Element;

Delete Model Load – Set;

Delete Model Load – Individual;

Delete Model Constraint – Set;

Delete Model Constraint - Individual.

3.2.17. Изменение заданных компонентов конечноэлементной модели.

Если в созданной конечноэлементной модели необходимо что-то изменить, то можно воспользоваться командамии из ме-

ню Modify.

Меню: Modify Edit Point; Modify Edit Curve; Modify Edit Material; Modify Edit Property; Modify Edit Node; Modify Edit Element; Modify Edit Load; Modify Edit Constraint.

Теперь созданную конечноэлементную модель нужно сохранить на жестком диске (см. п. 3.2.5).

Меню: File Save As.

3.2.18. Передача управления программе – решателю.

Меню: File Analyze.

59

1.В результате входа в подменю Analyze (Анализировать) откроется окно NASTRAN Analysis Control (Управление типами анализа NASTRAN) (рис. 3.36). В этом окне в области Analysis Conditions (Условия анализа) нажмите кнопку около цифрового поля Analysis Type (Тип анализа) (цифра 1 на рис. 3.36). В открывшемся ниспадающем меню из множества типов выберите тип 1..Static (1..Статика) и щелкните по надписи мышью. Меню закроется, а в поле Analysis Type (цифра 2 на рис. 3.36) появится надпись 1..Static. Заметим, что позиция меню 1..Static используется в качестве параметра по умолчанию.

2.В отмеченных цифровых полях Loads и Constraints (цифры 3 и 4 на рис. 3.36) области Analysis Conditions (Условия анализа) показаны номера и названия вариантов нагружения и закрепления, соответственно 1..Forces и 1..Set 1. Если вы задали несколько вариантов нагружения и закрепления, то, нажимая кнопки около соответствующих полей, можете выбрать тот вариант, для которого следует выполнить расчет.

3.В области Output Requests (Запрашиваемые условия вывода результатов) нажмите кнопку около цифрового поля Output Type (Тип вывода) (цифра 5 на рис. 3.36). В открывшемся ниспадающем меню из нескольких типов выберите тип 0..Standard (0..Стандартный) и щелкните по надписи мышью. Меню закроется, а в поле Output Type (цифра 6 на рис. 3.36) появится надпись 0..Standard. Заметим, что этот параметр используется по умолчанию.

4.Нажмите клавишу OK (рис. 3.36).

60