Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
37
Добавлен:
21.02.2016
Размер:
872.23 Кб
Скачать

включенном фильтре визуализации значений нагрузки рядом с нагрузкой будет показано ее значение.

Фрагмент расчетной схемы с отображением заданных нагрузок показан на рис. 5.11.

Рис. 5.11. Отображение нагрузок на фрагменте расчетной схемы

Для записи загружения надо нажать кнопку

в инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение ввести имя загружения и нажать кнопку ОК. Ввод имени не является обязательным, но эта информация позволяет лучше ориентироваться при анализе исходных дан-

ных и результатов расчета. Номер загружению будет присваивается автоматически (с согласия пользователя), о чем сообщается в специальном окне.

Перед тем, как ввести следующее загружение, воспользуйтесь операцией

– очистка текущего загружения. При ее выполнении происходит очистка схемы от нагрузок текущего загружения. После этого можно готовить новое загружение. Если при записи загружения ему присвоить номер ранее созданного, то оно будет записано вместо него.

Для завершения ввода текущего загружения его необходимо

сохранить (записать в проект).

В противном случае загружение не будет учтено при выполнении

расчета.

5.8. Расчет Введенных данных достаточно, чтобы выполнить расчет учебной схемы.

Для этого нам необходимо вернуться в Дерево проекта. Активизируем закладку

Управление в инструментальной панели и нажмем кнопку

Выйти в экран

управления проектом (Дерево проекта).

В группе функций Расчет установим курсор в позицию Линейный и

нажмем левую кнопку мыши. Если позиция Линейный имеет вид (“выполнение невозможно”), то расчет недоступен (рис. 5.12). Причиной этого, как правило, является полное или частичное отсутствие обязательных исходных данных. К ним относятся: нагрузки, жесткостные характеристики и, конечно, описание геометрии расчетной схемы. В тех случаях, когда данные отсутствуют или заданы не для всех элементов схемы (последнее касается жесткостей), пиктограмма соответствующей ветви Дерева проекта в разделе Расчетная схема содержит вопроси-

тельный знак . Если функция недоступна (например, назначение комбинаций загружений до ввода самих загружений), то ее пиктограмма в Дереве проекта

включает знак “выполнение невозможно” – . Все доступные на текущем шаге

работы функции помечаются пиктограммой “действие доступно” – .

Рис. 5.12. Фрагмент Дерева проекта

Рекомендуем перед выполнением расчета “пройтись” по Дереву проекта и убедиться в том, что все исходные данные, которые необходимо задать для расчета, действительно введены и попали в проект. В противном случае нужно вернуться к соответствующей функции подготовки данных и ввести недостающую информацию.

Так как нами создана новая схема, то перед выполнением расчета автоматически выполняется операция сохранения проекта.

Не будем подробно останавливаться на функциях управления расчетом (они рассматриваются в разделе 7). Дождемся сообщения о том, что процессор (рис. 5.13) завершил расчет и перейдем к анализу результатов.

Рис. 1.2.13. Окно Процессора

5.9. Графический анализ результатов расчета После завершения расчета и указания на кнопку Выход в окне процессора

управление передается Дереву проекта. Если расчет завершился успешно, а мы надеемся на такой результат, так как неоднократно считали учебную задачу, то следующим шагом будет графический анализ полученного решения. Установим курсор в позицию Графический анализ раздела Результаты дерева проектов и нажмем левую кнопку мыши. При этом активизируется окно постпроцессора (рис. 5.14), инструментальная панель которого содержит различные функции отображения результатов расчета.

Рис. 5.14. Окно SCAD в режиме графического анализа результатов

5.10. Анализ перемещений Анализ перемещений выполняется с помощью функций раздела Деформа-

ции (рис. 5.15). Для этого необходимо выполнить следующие операции:

активизировать режим анализа перемещений (закладка Деформации);

выбрать в списке загружение;

выбрать направление перемещения;

нажать одну из кнопок функций отображения результатов.

Назначение коэффициента

искажения

 

 

 

 

 

Выбор направле-

 

 

 

Выбор номера

ния перемещений

 

 

загружения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.15. Инструментальная панель режима анализа перемещений

(Деформации)

Набор функций отображения позволяет получить различные формы представления результатов расчета перемещений. Каждой форме соответствует кнопка в инструментальной панели. При анализе перемещений от статических загружений в стержневых конструкциях можно воспользоваться кнопками:

– вывод деформированной схемы на фоне исходной;

– вывод деформированной схемы;

– вывод значений перемещений в узлах;

– цветовая индикация значений перемещений в узлах;

– восстановление исходного отображения схемы.

5.11. Анализ усилий Вы, наверное, уже обратили внимание, что независимо от режима в ком-

плексе сохраняется преемственность функций управления. Поэтому не будем подробно останавливаться на анализе результатов расчета усилий, а только рассмотрим инструментальную панель раздела Эпюры усилий (рис. 5.16).

Масштаб отображения эпюр

Выбор загружения

Выбор силового фактора

Рис. 5.16. Инструментальная панель режима анализа усилий В этом режиме для анализа усилий используются кнопки:

– вывод эпюр;

– цветовая индикация максимальных положительных значений заданного фактора;

– цветовая индикация максимальных отрицательных значений заданного фактора.

5.12. Печать результатов В комплексе реализованы различные функции текстового представления ре-

зультатов.

Рис. 5.17. Диалоговое окно Оформление ре-

зультатов расчета

В простейшем случае вывод информации на печать может выполняться в форматах редактора WordPad, который поставляется вместе с Windows. Для того, чтобы распечатать результаты расчета, следует перейти в Дерево и активизировать позицию

Печать таблиц раздела Результаты. В диалоговом окне Оформление результатов расчета (рис. 5.17)

выбираем раздел, например, Перемещения и активизируем его. Здесь следует обращать внимание на условные обозначения, стоящие рядом с наименованием раз-

дела. Знаком “минус” отмечаются разделы, по которым результаты отсутствуют, значок в виде компьютера показывает, что в результате расчета получена информация по данному разделу, а значок в виде принтера показывает, что формирование таблиц результатов выполнено, их можно просмотреть и распечатать.

Если вам необходимо распечатать часть результатов, например, перемещения только для указанных узлов, то первой следует нажать кнопку Параметры вывода и выполнить настройку на нужные параметры.

С помощью кнопки Формирование документа выполняются операции формирования таблиц. Эту кнопку нажимаем второй.

После того, как рядом с выбранным разделом результатов появится значок “принтер”, можно нажимать на кнопку Просмотр результатов, вызывая тем самым редактор WordPad с таблицами результатов (рис.5.18). Чтобы редактор вызывался автоматически, необходимо выполнить назначение его вида и пути в раз-

деле Настройка графической среды меню Опции.

Следует отметить, что существенным фактором, влияющим на представление результатов в таблицах, является выбор шрифта (Font). Удобочитаемость таблиц обеспечивают шрифты Courier (Cyrillic) или

Courier New (Cyrillic), в которых все буквы и цифры имеют одинаковую ширину (так называемый непропорциональный шрифт).

Рис. 5.18. Представление таблицы результатов в редакторе WordPad

РЕЗЮМЕ к разделу 5

В главе SCAD мы прошли путь от начала формирования расчетной схемы до вывода результатов расчета. Конечно, это был самый короткий из всех возможных маршрутов и большинство функций осталось вне нашего внимания. Но мы надеемся, что цель достигнута - и общие принципы работы с комплексом теперь понятны.

Активизация любых функций комплекса выполняется из Дерева проекта. При подготовке исходных данных большинство операций выполняется в такой последовательности:

указанием на закладку установить необходимый раздел в инструментальной панели;

нажать на кнопку с пиктограммой выполняемой операции;

если для выполнения операции требуется дополнительная информация, надо заполнить данные в открывшемся диалоговом окне;

выбрать нужные узлы или элементы;

нажать кнопку ОК в разделе Инструментальная панель, соответствующем выбранной операции.

Для мгновенного отображения результатов работы можно включить соответствующий фильтр. Это позволяет контролировать процесс ввода и оперативно вносить изменения в выполняемые действия.

При графическом анализе результатов рекомендуется действовать в такой последовательности:

указанием мыши на закладку установить раздел инструментальной панели

синтересующей информацией (Деформации, Эпюры усилий, Поля напряжений);

выбрать нужное загружение;

выбрать вид анализируемого фактора (направление перемещений или вид силового фактора) и форму графического представления результатов (деформированная схема, эпюры, изополя и т.п.).

6. Типы конечных элементов, используемых в программе SCAD при расчете плоских стержневых систем

Все применяемые в настоящее время для расчета сооружений и конструкций программные комплексы построены на использовании метода конечных элементов.

В этом методе расчетная схема сооружения или конструкции представляется как совокупность некоторых типовых конечных элементов, соединенных между собой и с основанием в узлах.

Для расчета линейно-деформируемых плоских стержневых систем в программе SCAD используются прямолинейные стержневые конечные элементы двух типов [1].

Тип 1 «Стержень плоской фермы» (Рис. 1.1). В пределах элемента этого типа отсутствует любая нагрузка (нагрузка на ферму приводится к ее узлам). Поэтому из условия равновесия элемента усилия, действующие по его концам, равны друг другу:.

На рис. 1.2 приведена расчетная схема плоской фермы, состоящая из 25 таких конечных элементов, соединенных между собой в 14 узлах. Ферма соединена с жестким основанием тремя жесткими связями (двумя в узле 1 и одной в узле 7).

Рис. 6.1. Стержень плоской фермы

Рис. 6.2. Расчетная схема плоской фермы

Тип 2 «Стержень плоской рамы» (Рис.6.3). В отличие от элемента фермы в поперечных сечениях элемента типа 2 и по его концам (1 и 2) возникают не только продольные усилия N, но и изгибающие моменты M и поперечные силы Q. Эти усилия действуют в плоскости XOZ, в которой находится плоская рама (о системах координат см. следующий подраздел).

В рассчитываемой плоской раме в пределах элемента типа 2 могут действовать любые сосредоточенные и распределенные нагрузки, находящиеся в той же плоскости.

На рис. 6.3 элемент типа 2 показан в общем случае, когда он в расчетной схеме присоединяется к жесткому узлу тремя жесткими связями, в которых и возникают указанные усилия.

Возможно присоединение этого элемента к узлам и меньшим числом связей, обеспечивающим его присоединение к стержневой системе. Тогда и число ненулевых усилий по его концам будет соответствующим. Например, если в узле 1 имеется шарнирное соединение с узлом совокупности элементов, то усилие M1 будет нулевым (в шарнире изгибающий момент равен нулю).

Рис. 1.6. Стержень плоской рамы

Если шарнирное соединение будет в обоих узлах, то усилия M1 и M2 будут нулевыми. Такой элемент типа 2 при отсутствии на нем поперечной к его оси нагрузки фактически будет работать, как элемент типа 1 и в этом случае может быть им заменен.

7. Общая и местная системы осей координат для конечных элементов

Вся стержневая система относится к общей системе осей координат. Она используется при назначении нагрузки на расчетную схему и в этой системе определяются перемещения узлов расчетной схемы.

В SCAD используется правая система осей координат XYZ (рис. 6.4). Плоская стержневая система находится в плоскости XOZ.

Рис. 6.4. Правая система осей координат в ПВК SCAD

Положение начала системы осей координат на плоскости XOZ назначается расчетчиком (на рис. 6.2, оно принято в узле 1 фермы).

ВМКЭ каждый элемент относится не только к общей системе координат, но и к своей собственной (местной) системе координат [1,6 9].

Вместной системе координат выдаются результаты расчета по определению усилий M, Q, N в узлах элементов и в его сечениях.

Впрограмме SCAD начало местной системы координат элемента совпадает

содним из его узлов. Такому узлу в местной системе координат назначается номер 1.

Ось X1 местной системы координат стержневого элемента совпадает с его осью и имеет положительное направление от узла 1 к узлу 2 элемента (см. рис.1.1

ирис. 1.3).

Местная система координат (так же как и общая система для всей стержневой системы) является правой. Это определяет направление осей Y1 и Z1 по отношению к оси X1.

Для горизонтального стержневого элемента принято направлять ось X1 вправо (см. рис.1.1,а и рис.1.3,а), т.е. левый узел элемента (начало местной системы координат) имеет номер 1, а правый номер 2.

Для вертикального стержневого элемента принято направлять ось X1 вверх (рис.1.1,б и рис.1.3,б). В этом случае в местной системе координат нижний узел

отмечается номером 1, а верхний номером 2.

Обратим внимание на то, что для вертикального элемента, отнесенного к правой общей системе осей координат, при направлении оси X1 (параллельно оси Z на рис.1.4), ось Y1 будет направлена параллельно оси Y на рис.1.4, но в обратном направлении, а ось Z1 будет параллельна оси X на рис.1.4 и направлена в ту же сторону (см. рис.1.1,б и рис.1.3,б), Разъяснение этого вопроса для пользователя программы SCAD приведено в подразделе 4.2.1 раздела 4 «Библиотека конечных элементов» справки к программе SCAD.

В программе SCAD информация о том, где находится начало общей систе-

мы координат и как направлены ее оси, выясняется нажатием кнопки на панели Фильтры отображения. При этом на расчетной схеме появятся цветные оси

общей системы координат. Аналогично, при нажатии кнопки на той же панели на каждом элементе стержневой системы появятся цветные оси их местных систем координат.

В программе SCAD в разделе Назначения предусмотрена возможность смены направления оси X1 местной системы координат (рис. 6.5) Это делается следующим образом:

1. На инструментальной панели этого раздела нажимается кнопка «Перевернуть местную ось стержня».

Рис. 6.5 Панель инструментов SCAD в разделе Назначения

2. На построенной расчетной схеме с помощью курсора и левой клавиши мыши отмечается элемент (его ось на экране становится красной), в котором изменяется направление оси, и нажимается кнопка ОК на инструментальной панели раздела. После этого цвет элемента восстанавливается, а ось X1 оказывается повернутой в обратном направлении по сравнению с первоначальным направлением. При этом изменят направления и оси Y1 и Z1.

На рис. 6.6 показано изменение направления осей местной системы координат для элемента типа 2 (см. рис.6.3) при изменении на них направления оси X1 на обратное по сравнению с принятым на рис. 6.3.

Обратим внимание на то, что вместе с изменением местной системы координат изменяются и положительные направления усилий M и Q в узлах элементов.

Рис. 6.6. Изменение направления осей местной системы координат для элемента типа 2

На рис. 6.7,а показано направление осей местной системы координат при различном положении элемента типа 2 в расчетной схеме МКЭ. При этом предполагается, что узел с номером 1 в местной системе координат остается на месте, а конец элемента с номером 2 вместе с осью X1 местной системы координат поворачивается в плоскости XOZ на любой угол по отношению к положительному направлению оси X.

На рис. 6.7,б изображены те же элементы, у которых в местной системе координат изменены номера 1 и 2 концов элементов, т.е. изменено направление оси

X1.

Рис. 6.7. Направление осей местной системы координат для элемента типа 2

8.Управление расчетом

Вглаве 5 уже отмечалось, что выполнение расчета возможно только при условии, когда исходные данные текущего проекта содержат обязательный минимум информации, т.е. геометрию расчетной схемы, описание жесткостных характеристик всех элементов и, по крайней мере, одно загружение. Так как полный контроль исходных данных выполняется на первом шаге расчета, то при наличии этой информации процессор стартует.

Рис. 7.1. Диалоговое окно

Параметры расчета

Активизация расчета выполняется из соответствующего раздела Дерева проекта. После чего появляется диалоговое окно Параметры расчета (рис. 6.1), в котором следует выбрать режим работы процессора (Полный расчет или Продолжение расчета) и нажать кнопку Выполнить расчет. Как правило, режим Продолжение расчета используется в тех случаях, когда по какой-либо причине был прерван расчет задачи. Им можно воспользоваться и после модификации исходных данных, которые не затрагивали узлы, связи и элементы (например, после корректировки нагрузок).

Для изменения параметров настройки вычислительного процесса используется кнопка Параметры, после нажатия которой в диалоговом окне становятся доступными поля ввода данных и опции управления расчетом (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Диалоговое окно

Параметры расчета с доступными полями ввода данных и опциями управления расчетом

Параметры настройки условно можно разделить на шесть групп.

В первой - находятся параметры управления процессом оптимизации матрицы жесткости.

Вторая - содержит информацию, определяющую точность, с которой выполняется разложение матрицы, а также вычисляются собственные формы и частоты при решении задач динамики.

Соседние файлы в папке МК ВОПРОСЫ И ЛЕКЦИИ