Подготовка конечно-элементной модели для Анализа (Препроцессор)

Задание нагрузок

Механические нагрузки

Этот тип нагрузок применяется при моделировании задач линейного и нелинейного статического анализа прочности конструкции (Статический Анализ), при расчёте величин критических нагрузок потери устойчивости и соответствующих им форм конструкции (Анализ Устойчивости), а также – при моделировании расчёта с учётом усталости при циклическом нагружении.

Сила

Сила представляет собой вид нагружения, применяющийся для задания сосредоточенной нагрузки, а также для задания суммарной величины распределённой нагрузки.

Для задания нагрузки Сила используйте команду:

После вызова команды необходимо выбрать элементы модели для приложения нагрузки. При помощи опции автоменю:

<E> Выбрать элемент для нагружения

выберите грани, рёбра или вершины рассчитываемой модели. Выбранные элементы будут добавлены в список.

Так как при помощи Силы можно задать суммарную величину погонной (поверхностной) нагрузки, то необходимо определить, каким образом эта величина будет распределена по длине ребра (по площади грани). В окне свойств необходимо задать тип нагрузки:

•равномерная;

•неравномерная.

Сила как суммарная величина равномерно распределённой нагрузки

При определении Силы как суммарной величины равномерно распределённой нагрузки необходимо задать числовое значение, единицы измерения и направление её действия.

45

Руководство пользователя T-FLEX Анализ

Числовое значение. Под числовым значением будем понимать суммарную величину равномерно распределённой по длине ребра (по площади грани) нагрузки.

При равномерном распределении Силы на единицу длины ребра (на единицу площади грани) приходится величина, равная отношению заданной величины нагрузки к длине ребра (к площади грани).

Следует также заметить, что если величина нагружения задаётся одновременно для нескольких элементов (допускается выбор элементов только одного типа: вершин, рёбер или граней), то её значение будет распределено между ними следующим образом:

•На единицу площади каждой грани будет приходиться величина нагружения, равная отношению заданной величины нагрузки к суммарной площади граней;

•На единицу длины каждого ребра - величина, равная отношению заданной величины нагрузки к суммарной длине рёбер;

•В каждую вершину будет прикладываться часть силы, равная 1/n , где n- число вершин.

Единицы измерения. Для нагрузки Сила могут быть установлены следующие единицы измерения: Н, ФС, КГС.

Направление действия нагрузки. В качестве направления действия Силы, можно выбрать нормаль к нагружаемой грани, элемент 3D модели или некоторый радиус-вектор, заданный в выбранной пользователем локальной системе координат (если локальная система координат не задана, то, по умолчанию, будет использоваться глобальная система координат).

Для работы с локальной системой координат используйте опции:

<C> Выбрать систему координат

<K> Отменить выбор системы координат

Для задания направления действия силы при помощи объекта 3D модели используйте опцию автоменю:

<D> Выбрать направление

Для отмены выбора направления используйте опцию:

<U> Отменить выбор направления

Для быстрой смены направления действия Cилы на противоположное можно установить флажок «Обратное направление».

Сила как суммарная величина неравномерно распределённой нагрузки

При определении Силы как суммарной величины неравномерно распределённой нагрузки кроме числового значения, единиц измерения и направления её действия необходимо задать качественный закон распределения, в соответствии с которым заданная величина нагружения будет распределена по площади грани.

46

Подготовка конечно-элементной модели для Анализа (Препроцессор)

Числовое значение. Под числовым значением будем понимать суммарную величину неравномерно распределённой по площади грани нагрузки.

Единицы измерения. Для нагрузки Сила могут быть установлены следующие единицы измерения: Н, ФС, КГС.

Закон распределения. На прямоугольнике, описывающем грань, выбранную в качестве места приложения неравномерной нагрузки, строится равномерная сетка узлов. Густота сетки определяется числом строк и столбцов таблицы распределения. В ячейках таблицы указывается значение функции в соответствующем узле сетки.

47

Руководство пользователя T-FLEX Анализ

Пример задания закона распределения неравномерной нагрузки

Интерполяция. Поскольку значения функции распределения известны только в узлах сетки (т.е. заданы таблицей), необходимо восстановить данную функцию для любой точки грани. В T-FLEX Анализ применяется два способа восстановления функции по известным значениям: линейная интерполяция (строится линейная зависимость между значениями в узлах сетки) и построение сплайна.

На рисунках приведены примеры функции распределения неравномерной нагрузки, полученной при помощи линейной интерполяции и построения сплайна.

Пример функции распределения неравномерной нагрузки, полученной построением сплайна

48

Подготовка конечно-элементной модели для Анализа (Препроцессор)

Пример функции распределения неравномерной нагрузки, полученной при помощи линейной интерполяции

Направление действия нагрузки. В качестве направления действия Cилы, можно выбрать нормаль к нагружаемой грани, элемент 3D модели или некоторый радиус-вектор, заданный в выбранной пользователем локальной системе координат (если локальная система координат не задана, то, по умолчанию, будет использоваться глобальная система координат).

Для работы с локальной системой координат используйте опции:

<C> Выбрать систему координат

<K> Отменить выбор системы координат

Для задания направления действия силы при помощи объекта 3D модели используйте опцию автоменю:

<D> Выбрать направление

Для отмены выбора направления используйте опцию:

<U> Отменить выбор направления

Для быстрой смены направления действия Cилы на противоположное можно установить флажок «Обратное направление».

Изгибающие моменты

В диалоге «Параметры силы» помимо параметров, задающих тип нагрузки, числовое значение, единицы измерения, направление действия нагрузки и т.д., присутствует группа параметров «Момент».

49

Руководство пользователя T-FLEX Анализ

При помощи данной группы параметров можно задать изгибающие моменты относительно осей системы координат (локальной или глобальной) при решении задач о нагружении пластин (или оболочек). Необходимо заметить, что дискретизация расчётной области выполнена треугольными конечными элементами.

Для Момента могут быть установлены следующие единицы измерения: Н-м, ФС-дюйм, КГС-см.

В 3D сцене нагрузка «Сила» изображается в виде стрелок. Стрелки показывают направление действия нагрузки.

Во многих случаях распределённая нагрузка должна быть приложена не на всю грань или ребро модели, а на какую-то определенную часть этой грани или ребра, соответствующую области передачи внешнего воздействия.

Для того чтобы приложить воздействие на часть грани, необходимо сначала создать на грани геометрию нужной формы, а затем воспользоваться командой «Операции|Грани| Разделение граней».

Задание нагрузки «Сила»

50