Лабораторна робота №2 Розрахунок напружено-деформованого стану аркової ферми
Мета роботи: виконати розрахунок аркової ферми, побудувати епюри поздовжніх, поперечних сил, згинальних моментів.
Завдання для підготовки до виконання лабораторної роботи
Розрахувати аркову ферму, визначити напруження, дослідити епюри згинального моменту і поперечних сил.
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА
1 Смирнов В.А. Александров А.В., Лащенков В.А., Шапошников Н.Н. Строительная механика стержневых систем.– М.: Стройиздат, 1981.
2 Зенкевич О.К., Ченг Ю.К. Метод конечного элемента в задачах строительной и непрерывной механики. – М.,1971.
3 Съярле Ф. Метод конечных элементов для эллиптических задач. –М., "МИР", 1980.
4 Лантух-Лященко А.И. Лира. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций.– Киев–М.: 2001.– 312 с.
Умова задачі і вихідні дані:
1 Розрахувати і проаналізувати напружено-деформований стан аркової ферми (рис. 2.2).
Аркова ферма складається з труб, зовнішній діаметр яких D = 12 мм і внутрішній діаметр d=10 мм. Проліт аркової ферми має довжину 12 м.
Механічні характеристики: модуль Юнга Е= 2,1е7 тс/м3; щільність матеріалу Ro=2,75 тс/м3.
Навантаження на конструкцію:
перше завантаження − від покриття;
друге завантаження − бічний тиск вітру.
2 Вивести епюри поперечних сил і згинальних моментів у кожному завантаженні.
Рисунок 2.2 – Аркова ферма
Під час виконання лабораторної роботи студент повинен знати: мету виконання лабораторної роботи, порядок її виконання, загальні теоретичні положення будівельної механіки, можливості ПК ЛІРА, його інтерфейс, виконати аналіз одержаних результатів.
Після виконання лабораторної роботи студент повинен вміти: виконувати розрахунок напружено-деформованого стану аркової ферми, будувати епюри та визначати напруження.
Порядок виконання лабораторної роботи наведено в таблиці 2.2.
Таблиця 2.2 – Послідовність дій під час розрахунку напружено-деформованого стану аркової ферми
|
Етапи |
Команди |
Порядок виконання |
|
1 |
2 |
3 |
|
Створення файлу для нової задачі |
ФАЙЛ/НОВЫЙ
|
Задати: ім’я файлу – АРКА; ознаку схеми (кількість ступенів вільності) – 1 (два ступені вільності в вузлі – два переміщення в площині X0Z) |
|
Створення геометрії схеми |
СХЕМА/СОЗДАНИЕ/ФЕРМЫ
(піктограма
при
цьому на екрані з’являється діалогове
вікно, в якому обирається конфігурація
ферми за обрисом пояса шляхом указання
на кнопку з відповідним зображенням
|
Увести параметри: довжина ферми L =12 м, параметр Kf=7 (відношення L/H) (інші параметри приймаються за замовчуванням рівними нулю).
|
|
Призначення закріплень у вузлах |
|
Для вузла 1 призначити зв’язки за переміщеннями X і Z. Для вузла 4 призначити зв’язки за переміщенням Z. |
|
Задання жорсткостей елементів |
ЖЕСТКОСТИ/ЖЕСТКОСТИ
ЭЛЕМЕНТОВ (піктограма
Текущий тип жесткости |
Призначити жорсткості для всіх елементів схеми (виділити елементи): |
|
Кольцо (сталь) |
модуль пружності E = 2,1е7 тс/м2, геометричні розміри: D = 12 см, d = 10 см, об’ємна вага Ro=2,75тс/м3 |
|
|
Призначення навантажень |
1 НАГРУЗКИ/ ВЫБОР ЗАГРУЖЕНИЯ
2 НАГРУЗКИ /НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ
|
Номери завантаження: 1-ше завантаження – вертикальні навантаження на вузли верхнього пояса ферми, для цього необхідно виділити ті вузли, які мають навантаження 5 т: |
),
)
)Продовження таблиці 2.2
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
– у меню НАГРУЗКИ обрати команду НАГРУЗКА НА УЗЛЫ И ЭЛЕМЕНТЫ; – у діалоговому вікні за допомогою радіо-кнопки обрати тип навантаження Сосредоточенная сила; – задати напрям дії навантаження вздовж глобальної осі Z, величина навантаження Р = 5 т; – натиснути на кнопку "Подтвердить"; – виділити
на схемі ті вузли, до яких буде
прикладено навантаження іншої величини
і аналогічно вище описаному призначити
навантаження "Сосредоточенная
сила"
|
|
|
|
– задати напрям дії на-вантаження вздовж гло-бальної осі Z величиною Р = 2,5 т, – натиснути на кнопку "Подтвердить". 2-ге завантаження – горизонтальні навантаження на вузли верхнього пояса ферми: – перейти в 2-ге завантаження, задавши номер активного завантаження 2; – виділити на схемі ті вузли, до яких буде прикладено навантаження; |
;
Продовження таблиці 2.2
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
– у діалоговому вікні встановити тип наван-таження «Сосредоточенная сила», напрям дії навантаження вздовж глобальної осі X, величина сили Р = 1 т; – натиснути на кнопку "Подтвердить". |
|
Виконання розрахунку |
РЕЖИМ/ВЫПОЛНИТЬ
РАСЧЕТ (піктограма
|
Програма переходить в режим розрахунку, на екран виводиться індикатор стану розрахунку
|
|
Режим візуалізації результатів розрахунку |
РЕЖИМ/РЕЗУЛЬТАТЫ
РАСЧЕТА (піктограма
|
Виведення на екран епюр за допомогою команди УСИЛИЯ/ЭПЮРЫ |
)
)
Порядок представлення та оформлення звіту
Після виконання лабораторної роботи студент повинен оформити та представити звіт про виконання лабораторної роботи.
Під час оформлення звіту про виконання лабораторної роботи необхідно:
-
на титульному аркуші вказати: назву університету, кафедри; назву та номер лабораторної роботи; прізвище, ініціали та номер групи студента; дату виконання; прізвище та ініціали викладача;
-
оформити звіт, використовуючи отримані результати, побудувати епюри сил і моментів;
-
сформулювати висновки відповідно до мети роботи, базуючись на отриманих результатах.
Питання для самоконтролю
1 Опишіть процес створення файлу задачі для розрахунку напружено-деформованого стану аркової ферми?
3 Скільки ступенів вільності в вузлах аркової ферми?
4
Як призначити закріплення в вузлах і
які зв’язки за переміщеннями задавалися
для вузлів верхнього поясу арки?
5 Які навантаження має арка в даній задачі?
7 Чи можна створити конструкцію арки, не використовуючи конфігурації арок, які є в ПК ЛІРА?