3.10 Приложение закреплений

Как и нагрузки, закрепления можно прикладывать в геометрических точках или в узлах сетки. Как и для нагрузок, приложение закреплений к точкам позволяет сохранить их при изменении сетки конечных элементов. Поэтому закрепления также будем прикладывать к геометрическим точкам

Приложение закреплений производится из экранного меню командой Solution Define Loads Apply-Displacement On Keypoints. После этого на экране появляется панель Apply U,ROT on KPs. При этом на экране требуется указать точку или несколько точек с одинаковыми закреплениями и нажать кнопку OK.

Далее на экране возникает другая панель с тем же названием для задания направления закреплений (рис.56). В данной панели в списке Lab2 DOFs to be constrained (DOF - сокращение от Degree of freedom, т.е. степени свободы) приведен список возможных степенй свободы для точек в данной модели - ALL DOF (т.е. все) , UX, UY, UZ (линейные перемещения), ROTX, ROTY и ROTZ (углы поворота).

В разделе VALUE Displacement value можно указать величину предписанного перемещения в заданном направлении. Для неподвижных точек в этом поле нужно указать нулевое значение. Ненулевые значения могут быть введены, если в некоторых точках конструкции возникают заранее известные по величине перемещения.

3.11 Выполнение расчета

Запуск задания на счет производится с помощью команды экранного меню Solution Solve Current LS. После этого на экране появляется панель Solve Current Load Step, изображенная на рис.57.

В этой панели необходимо нажать кнопку OK. Через некоторое время на экране появляется панель с сообщением : Solution is done! (Решение получено!), которую нужно закрыть нажатием кнопки OK. После этого следует выйти из решателя (Solution), закрыв его меню, и можно переходить в постпроцессор (General PostProc) для просмотра полученных результатов.

3.12 Просмотр результатов

В постпроцессоре можно графически изобразить и просмотреть в специальных текстовых окнах перемещения, деформации и напряжения в элементах конструкции, реакции опор и другие результаты. Команды постпроцессора доступны как из экранного меню, так и из выпадающего меню. В экранном меню эти команды расположены в пункте меню General Postproc.

Пункт экранного меню General PostprocPlot Results и пункт выпадающего меню PlotResults предназначены для вывода результатов в графической форме. Пункт же экранного меню General PostprocList Results и пункт выпадающего меню ListResults предоставляют возможность для вывода результатов в текстовом виде.

Просмотр перемещений (деформированного состояния) конструкции из экранного меню выполняется командой General PostprocPlot ResultsDeformed Shape и из выпадающего меню командой PlotResultsDeformed Shape После этого на экране появляется панель Plot Deformed Shape (рис.58). В этой панели имеются три переключателя:

 Def shape only (только деформированное состояние) позволяет изобразить вид деформированной расчетной модели;

 Def +undeformed (деформированное + недеформированное) позволяет изобразить вид деформированной расчетной модели, наложенной на вид исходной;

 Def +undef edge (деформированное + недеформированные края) позволяет изобразить вид деформированной расчетной модели, наложенной на схематично изображенную исходную (только ребра, без сетки КЭ).

После выбора переключателя следует нажать кнопку OK.

Для установки желаемого масштаба перемещений (чтобы показать перемещения более наглядно) можно воспользоваться командой выпадающего (верхнего) меню PlotCtrls Style Displacement Scaling. При этом на экране появляется панель Displacement Display Scaling, показанная на рис.59.

В разделе Displacement scale factor (масштабный коэффициент перемещений) данной панели имеются четыре переключателя установки масштаба:

 Auto calculated - масштаб автоматически вычисляется программой для обеспечения нагляд

ности;

 1.0 (true scale) – истинные значения перемещений, масштаб 1:1;

 0.0 (off) – нулевой масштаб, т.е. перемещения не отображаются;

 User specified – масштаб, задаваемый пользователем.

Для изменения масштаба вручную следует выбрать последний переключатель. В расположенном ниже переключателей поле ввода User specified factor нужно задать величину масштабного коэффициента. Эта величина является множителем, на который умножаются перемещения всех точек при графическом отображении. По умолчанию программа вычисляет масштаб автоматически (выделен переключатель Auto calculated), а его величина выводится в поле User specified factor. Поэтому для желаемого увеличения перемещений следует увеличить уже имеющуюся в этом поле величину в нужное количество раз (вдвое для двукратного увеличения и т.п.).

Поскольку для конечного элемента BEAM 188 поперечное сечение геометрически полностью определено, то имеется возможность просмотреть напряжения и деформации в разных точках сечения, а не ограничиваться лишь распределением сил и моментов. Такой просмотр можно выполнить как по узловым, так и по элементным результатам. В данном случае под узлами понимаются не только узлы расчетной модели (узлы, где соединяются конечные элементы), но и узлы, которые присутствуют в разбиении поперечного сечения стержней на плоские конечные элементы.

К элементным результатам относятся напряжения и деформации, возникающие в конечных элементах. К узловым результатам относятся те же величины, но сравнению с элементными результатами их распределение более сглаженное, поскольку получено осреднением по всем окружающим узел конечным элементам. Кроме того, в число узловых результатов входят перемещения, поскольку они вычисляются сразу именно в узлах.

Вывод узловых результатов осуществляется из экранного меню командами General Postproc Plot Results Contour Plot Nodal Solu, и из выпадающего меню командами Plot Results Contour Plot Nodal Solution.

Вывод элементных результатов производится из экранного меню командами General PostprocPlot ResultsContour PlotElement Solu, и из выпадающего меню командами PlotResultsContour PlotElem Solution.

В случае вывода узловых результатов на экране появляется панель выбора типа просматриваемых результатов Contour Nodal Solution Data, показанная на рис.60. В этой панели можно выбрать левом списке следующие группы результатов для их просмотра:

 DOF solution (DOF - сокращение от Degree of freedom, т.е. узловые перемещения) - перемещения (как линейные - Translation, так и угловые – Rotation, в направлении трех осей);

 Stress – напряжения, причем в правом списке возможны варианты:

X-direction - нормальные  (аналогично  ,  );

XY- shear – касательные  (аналогично  ,  );

principal – главные;

intensity - эквивалентные по теории максимальных касательных напряжений (теории Треска – Сен-Венана);

von Mises – эквивалентные по энергетической теории (теории Хубера – Мизеса);

 Strain-total – полные деформации.

После выбора желаемого типа результатов нужно нажать кнопку OK.

При графическом просмотре элементных результатов на экране появляется панель Contour Element Solution Data, очень похожая на панель Contour Nodal Solution Data, но в ней отсутствует возможность просмотра перемещений. Пример графического изображения нормальных напряжений вдоль оси X в стержневой системе показан на рис.61. Необходимо отметить, что для стержневых элементов направления напряжений соответствуют локальной системе координат каждого из элементов (ось X совпадает с продольной осью элемента).

М аксимальное нормальное напряжение составило 10.5 МПа. В то же время теоретическое значение максимальных нормальных напряжений равняется 12.0 МПа, т.е. погрешность численного данного конечно-элементного расчета 12.5%. Примерно такая же погрешность возникает и по касательным напряжениям – 13.6%. Значение этих напряжений в конечно-элементном расчете составило 9.22 МПа, а в теоретическом – 8.11 МПа. Перемещение по вертикали в точке приложения силы получилось равным 1.57 мм при теоретическом значении 1.50 мм. Таким образом погрешность вычисления перемещений составляет 4.7%. Более высокая точность определения перемещений по сравнению с напряжениями характерна для всех расчетов методом конечных элементов.

Просмотр реакций опор в отдельном окне можно произвести из экранного меню командами General Postproc List Results Reaction Solu, и из выпадающего меню командами List Results Reaction Solution. После этого на экране возникает панель List Reaction Solution, изображенная на рис.62. В этой панели можно указать оси, для которых приводятся реакции в виде сил и моментов в опорах. Далее на экране возникает текстовое окно, в котором приведены значения реакций.

Вычисленные значения реакций опоры приведены ниже:

FX = 0.0000 Н

FY = 1000.0 Н

FZ = -0.205E-11 Н

MX = 500.00 Нм

MY = 0.234E-12 Нм

MZ = 1000.0 Нм

Малые, но ненулевые величины силы FZ и момента MY возникли из-за ошибок округления при решении системы уравнений.

41