Титаев В.А. Автоматизация расчёта строительных конструкций на при-мере ЛИРА-подобных программных комплексов - файл n2.doc

Титаев В.А. Автоматизация расчёта строительных конструкций на при-мере ЛИРА-подобных программных комплексов
скачать (2021.9 kb.)
Доступные файлы (5):
n1.doc26kb.07.10.2001 02:48скачать
n2.doc2437kb.09.11.2001 08:07скачать
n3.doc775kb.28.12.2001 09:13скачать
n4.doc1491kb.07.10.2001 02:44скачать
n5.doc2024kb.09.11.2001 08:12скачать

n2.doc

  1   2   3   4



В.А. Титаев

АВТОМАТИЗАЦИЯ

РАСЧЁТА СТРОИТЕЛЬНЫХ

КОНСТРУКЦИЙ


на примере ЛИРА-подобных

программных комплексов


д в г у п с


двгупс

Министерство путей сообщения Российской Федерации

Дальневосточный государственный

университет путей сообщения

Кафедра “Строительные конструкции”


В.А. Титаев


АВТОМАТИЗАЦИЯ РАСЧЁТА СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

НА ПРИМЕРЕ ЛИРА-ПОДОБНЫХ

ПРОГРАММНЫХ КОМПЛЕКСОВ


Рекомендовано

редакционно-издательским Советом ДВГУПС

в качестве учебного пособия

для строительных специальностей

Хабаровск

2001

УДК 624.01:004.925.8

ББК Н112.017я73

Т 450
Рецензенты:

Кафедра “Строительные конструкции” Московского

государственного университета путей сообщения

(заведующий кафедрой, д.т.н., профессор В.П. Чирков)
Главный инженер Государственного унитарного

предприятия Хабаровскгражданпроект

В.Т.Храпак.





Титаев В.А.

T 450 Автоматизация расчёта строительных конструкций на примере ЛИРА-подобных программных комплексов: Учебное пособие. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001. – 161 с.: ил.


Учебное пособие содержит методические рекомендации и основные справочные данные по расчёту строительных конструкций на программных комплексах ПК «Мираж» и ПК «ЛИРА-Windows».

Пособие предусматривает применение одного из указанных программных комплексов, при расчётах на статические и динамические воздействия при линейно упругой работе материалов конструкций.

Учебное пособие предназначено для студентов дневной и заочной форм обучения строительных специальностей.

Рис. 96, Табл. 53, список лит.– 12 назв.
УДК 624.01:004.925.8

ББК Н112.017я73

© Издательство Дальневосточного государственного университета путей сообщения (ДВГУПС), 2001

© В.А. Титаев, 2001

Содержание





ВВЕДЕНИЕ ..........................…..............................................…

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ...............………………………………..

  1. ВХОДНОЙ ЯЗЫК ………………………………………………….

    1. Архитектура и синтаксис ………………………………………….

    2. Оформление титульного листа …………………………………..

    3. Документ 0 "Заглавный" .………………………………………….

    4. Документ 1 "Элементы" .............................……………………..

    5. Документ 2 "Шарниры" .……………………………………………

    6. Документ 3 "Жесткостные характеристики" ..................………

    7. Документ 4 "Координаты" …………………………………………

    8. Документ 5 "Связи" …………………………………………………

    9. Документ 6 "Типы нагрузок" ………………………………………

    10. Документ 7 "Величины нагрузок" ………………………………...

    11. Документ 8 "Расчётные сочетания усилий" ……………………

    12. Документ 15 "Организация расчёта на динамические

воздействия" ……………………………………….

    1. Сокращение объёма исходной информации ………………….

  1. БИБЛИОТЕКА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ .…………………..…

3.1. Универсальный стержень. Конечный элемент 10 ………….…

    1. Универсальные КЭ для расчета балок-стенок, тонких плит и

пологих оболочек …………………………………………………..

3.3. Универсальные конечные элементы для решения

пространственной задачи теории упругости …………………..

3.4. Специальные конечные элементы ………………………………

    1. КЭ предназначенный для исключения элементов из

расчётной схемы (тип КЭ – 200) …………………………………

4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА ……………..………………

4.1. Результаты линейного расчета …………………………………..

4.2. Стержневые элементы …………………………………………….

4.3. Плоские элементы ………………………………………………….

4.4. Пространственные элементы …………………………………….

4.5. Специальные элементы (КЭ 51, 55) …………………………….

4.6. Специальный элемент (КЭ 154) ………………………………….

5. СУПЕРЭЛЕМЕНТЫ ………………………………………………..

5.1. Общие положения ………………………………………………….

5.2. Исходные данные суперэлемента ………………………………

5.3. Исходные данные основной схемы ……………………………..

6. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО СОСТАВЛЕНИЮ РАСЧЕТНЫХ СХЕМ


6.1. Принципы построения конечно-элементных моделей ……….

6.2. Построение рациональных расчетных схем …………………..

6.3. Глобальная, местная и локальная системы координат ………

6.4. Использование приёма "объединение перемещений" ..……..

    1. Моделирование податливости узлов при сопряжении

элементов ………………………………………………………….

6.6. Моделирование шарниров в стержневых и пластинчатых

элементах ………………………………………………………….

6.7. Расчет на заданные перемещения …………………………….

6.8. Введение связей конечной жёсткости .………………………..

6.9. Расчет на температурные воздействия ……………………….

6.10. Моделирование предварительного напряжения …………….

6.11. Учёт прямой и косой симметрии ………………………………..

6.12. Расчет конструкций на упругом основании …………………..

6.13. Расчет плит и оболочек, подкреплённых рёбрами ………….

7. ПРИМЕРЫ ………………………………………………………….

7.1. Расчёт балки ……………………………………………………….

    1. Расчёт перекрёстной балочной системы на упругом

основании …………………………………………………………..

    1. Расчёт поперечной рамы одноэтажного стального каркаса

промышленного здания ………………………………………….

    1. Расчёт плиты защемлённой по двум сторонам

(учёт симметрии) ………………………………………………….

    1. Организация шарнира в плите защемлённой по двум

сторонам ……………………………………………………………

7.6. Расчёт стеновой панели (удаление элементов из схемы) …

7.7. Определение напряженного состояния ленточного

фундамента (плоская деформация) …………………………..

7.8. Моделирование расчётных схем с использованием

специальных систем координат ………………………………..

7.9. Моделирование конструкции пространственными

конечными элементами ………………………………………….

7.10. Расчёт рамы на заданные перемещения …………………….

7.11. Расчёт коробки методом суперэлементов ……………………

7.12. Расчёт многоэтажной рамы на сейсмическое воздействие..

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ……………………………………………………..

Список литературы ..............................................................….


5

6

9

9

10

10

19

20

21

24

25

26

27

29
37

45

47

52
56
62

74
77

78

79

80

81

84

85

86

87

87

88

89

91

91

92

94

95
95
96

97

98

98

99

100

102

107

109

109
113
119
126
130

133
136
140
145

148

151

155

160

161


ВВЕДЕНИЕ
Целью автоматизации проектирования является обеспечение бездефектного проектирования, на основе применения математических моделей обеспечивающих оптимальный уровень надёжности проектируемых строительных конструкций сооружений.

В пособии на примере программных комплексов ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows» описан подход к автоматизации расчётов основывающийся на современных методах строительной механики и теории упругости. Приведены основные справочные данные для прочностного расчёта, рассмотрены примеры, раскрывающие большую часть возможностей ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows», при линейно упругой работе материалов конструкций.

Универсальность рассматриваемых программных комплексов позволяет использовать их при автоматизации расчётов различных объектов промышленного и гражданского строительства, мостостроения и специальных инженерных сооружений.

Справочные данные о возможностях и реализации расчётов на ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows», содержащиеся в пособии, составлены на основе систематизации данных руководств [1, 2].

Глава 6 содержит рекомендации по составлению расчётных схем при моделировании различных строительных конструкций сооружений, рассматриваемые в книге [3].

Пособие предназначено для студентов строительных специальностей для выполнения курсовых и дипломных проектов при выполнении прочностных расчётов. Оно также будет полезно для инженеров-проектировщиков знакомых с методом конечных элементов и желающих познакомиться с современным программным обеспечением по автоматизации расчётов строительных конструкций.

Особую благодарность автор выражает коллективу разработчиков ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows» – сотрудникам НИИАСС г.Киев Украина, за любезно предоставленную копию ПК «ЛИРА-Windows» для ДВГУПС.

Автор благодарит заведующего лабораторией кафедры "Здания и сооружения" ДВГУПС инженера Бойко А.Г. за помощь в графическом оформлении рукописи пособия.

Официальный адрес в интернет НИИАСС www.lira.com.ua, где можно получить исчерпывающую информацию по выходу новых версий ПК «ЛИРА-Windows», а также другую полезную информацию для инженеров проектировщиков, работающих с указанным программным обеспечением. Здесь же предоставляется возможность бесплатно переписать ПК «МИРАЖ» версия 4.3 и демонстрационные версии ПК «ЛИРА-Windows».

  1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ


Рассматриваемые в пособии программные комплексы (ПК) «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows» предназначены для численного исследования на ЭВМ прочности конструкций, а также и для автоматизированного выполнения ряда расчётных процессов. ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows» обеспечивают возможность исследования широкого класса конструкций: пространственные стержневые системы, произвольные пластинчатые и оболочечные системы, мембраны, массивные тела, комбинированные системы  рамно-связевые конструкции высотных зданий, плиты на грунтовом основании, ребристые пластинчатые системы. Расчёт выполняется на статические и динамические нагрузки. Статические нагрузки моделируют силовые воздействия от сосредоточенных и распределенных сил или моментов, температурного нагрева и перемещений отдельных узлов конструкции. Динамические нагрузки моделируют воздействия от землетрясения, пульсирующего потока ветра, вибрационные воздействия от технологического оборудования, ударные воздействия.

Рассчитываемые (исследуемые) объекты могут иметь произвольные криволинейные очертания, локальные ослабления в виде различной формы отверстий и полостей, различные условия опирания. ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows» реализуют численный метод дискретизации сплошной среды  метод конечных элементов (МКЭ). В ПК включено большое количество типов конечных элементов: стержни, четырехугольные и треугольные элементы плиты, оболочки, элементы плиты на упругом основании, пространственные элементы в виде тетраэдра, параллелепипеда, восьмигранника общего вида, специальные элементы, моделирующие связь конечной жесткости, упругую податливость между узлами.

Процесс расчёта основной схемы разбит на следующие этапы:

  1. Ввод исходных данных, записанных на входном языке и их синтаксический контроль, контроль суперэлементов - их геометрической формы, совпадения координат узлов стыковки суперэлементов с узлами основной схемы, соответствие жесткостных характеристик, нагрузок и т.п. Сообщения об ошибках, обнаруженных при контроле конечных элементов, выносятся в текст протокола прохождения задачи.

2. Перенумерация неизвестных с целью уменьшения профиля матрицы жесткости (оптимизация).

3. Формирование матрицы жесткости суперэлементов.

4. формирование матрицы жесткости основной схемы.

5. Формирование матрицы загружений (правая часть).

6. Обработка динамических воздействий на основную схему: определение периодов, частот и форм собственных колебаний, вычисление инерционных сил и т.д.

7. Вычисление перемещений основной схемы.

8. Контроль решения системы уравнений.

9. Вычисление перемещений в суперэлементах.

10. Вычисление усилий.

Результатами работы ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows» являются перемещения узлов схемы, усилия (напряжения) в ее элементах от статических и динамических воздействий. В последнем случае вычисляются частоты, периоды и формы собственных колебаний, инерционные силы. Эти результаты могут быть отображены графически и представлены в таблицах, кроме того, они используются при определении расчётных сочетаний усилий.

Входной язык позволяет корректно и кратко описать расчётную схему, её топологию, связи и нагрузки, использовать специфику библиотеки конечных элементов.

Расчётная схема представляет собой идеализированную модель конструкции. Эту модель необходимо разбить на конечные элементы и пронумеровать узлы. Следует назначить опорные узлы и ввести в них соответствующие связи (запретить перемещения по каким-либо степеням свободы в узле либо ограничить перемещения узла конечными элементами, моделирующими работу связи). Рекомендуется также пронумеровать элементы. Эта нумерация необходима для определения после­довательности задания исходной информации на входном языке и чтения результатов счёта. Конечные элементы (КЭ), имеющие одинаковые жесткостные характеристики, объединяются в жесткостные типы, номера которых рекомендуется проставить у соответствующего элемента.

Для задания координат узлов используются, декартова, цилиндрическая и сферическая системы координат.

При расчёте на динамические воздействия на расчётной схеме (или рядом с ней) указываются расположение и величины весов масс и другие динамические параметры.

Для фиксации местоположения конечного элемента служит местная система координат Х1, Y1, Z1, которая является только правой декартовой. Местная система координат необхо­дима для ориентации местной нагрузки, главных осей инерции в сечении стержня, усилий и напряжений, возникающих в элементе.

Способы разбивки системы на КЭ и густота сетки зависят от условий конкретной задачи (см. рекомендации гл.6). Редкая сетка может привести к неприемлемо грубому приближению, а неоправданно густая – к плохой обусловленности системы канонических уравнений. На обусловленность системы уравнений влияет также соотношение сторон КЭ, поэтому следует отдавать предпоч­тение равносторонним конечным элементам.

Каждый узел схемы в общем случае имеет 6 степеней свободы, которым присвоены следую­щие номера:

1 – линейное перемещение вдоль оси Х или X1;

2 – линейное перемещение вдоль оси Y или Y1;

3 – линейное перемещение вдоль оси Z или Z1;

4 – поворот вокруг X или X1;

5 – поворот вокруг Y или Y1;

6 – поворот вокруг Z или Z1.

Граничные условия в расчётной схеме могут быть заданы непосредственно на входном языке (запрет перемещений линейных и угловых осуществляется только в декартовой системе координат), либо при помощи связей конечной жесткости (специальные КЭ см. п.4.5), что особенно эффективно, если в налагаемых связях необходимо знать реакции. При этом введение связей, жесткости которых значительно превосходят жес­ткость элементов системы, может снизить точность счёта. Если же жесткость вводимых связей невелика, могут иметь место искажения истинного решения для внешне статически опре­делимых систем. Рекомендуется, чтобы величина жесткости вводимых связей была на порядок больше самой большой погонной жесткостной характеристики из всех элементов системы. Но в каждом отдельном случае нужна индивидуальная оценка.

Статические воздействия задаются в виде сосредоточенных сил и моментов как в узлы схемы (узловые нагрузки) по направлениям общей системы координат, так и на элементы (местная нагрузка) по направлениям местной или общей систем координат.

Вынужденные динамические воздействия задаются в виде узловых нагрузок. Инерционные массы сооружения задаются как собственный вес конструкций, оборудования, при этом допускается использование как местных, так и узловых нагрузок.

Действие одной нагрузки или группы нагрузок должно быть объявлено как отдельное загружение - статическое или динамическое.

При задании исходных данных могут быть задействованы различные системы единиц изме­рения (см. п. 2.3.10). Основными единицами являются единицы длины (L), силы (F), размеров сечений стержней (s), температуры (t). Единицы измерения прочих величин являются производными от основных. Базовыми единицами, используемыми по умолчанию, являются: L – метры; s – сантиметры; F – тонны силы; t – градусы Цельсия.

Результаты расчёта могут представляться как в исходных единицах, так и в производных.

  1. ВХОДНОЙ ЯЗЫК


2.1. Архитектура и синтаксис
Наряду с развитой графической средой, задание исходных данных в текстовом режиме для ЛИРА-подобных программных комплексов остаётся наиболее гибким и универсальным, при переходе от одной версии к другой, способом создания расчётных моделей. Поэтому в дальнейшем будем ориентироваться на текстовый режим задания исходных данных.


Документ


Характеристика информации



наименование

1

2

3


Титульный лист

Данные о наименовании проекта, организации, выполняющей расчёт, фамилии исполнителей и проверяющих.

0

Заглавный

Общая информация: шифр, признак системы, дробление элементов система координат, наличие динамических воздействий и т.п.

1

Элементы

Тип КЭ, тип жесткости и номера узлов для каждого элемента.

2
Шарниры

Номер стержневого КЭ, номер его узла и номер степени свободы, по направлению которой вводится степень свободы.

3

Жесткостные

характеристики

Набор жесткостных характеристик для каждого типа жесткости.

4

Координаты

Три координаты каждого узла. (декартовы, сферические, цилиндрические).

5

Связи

Номера узлов и номера степеней свободы, по направлению которых наложены связи или объединяются (объявляются одинаковыми) перемещения.

6

Тип нагрузок

Номера узлов или элементов, направление и тип нагруз­ки, номер загружения.

7

Величины нагрузок

Величины, характеризующие нагрузку.

8

Расчётные сочетания усилий

Характеристики каждого загружения, необходимые для выполнения PCУ.

15

Характеристики динамических воздействий

Информация для расчета на различные виды динамических воздействий.
Исходная информация в ПК «МИРАЖ» и «ЛИРА-Windows» разделена на отдельные документы см. табл. 2.1.1.

Таблица 2.1.1.

Сводная таблица документов исходных данных


При задании исходной информации необходимо соблюдать следующие правила:

«)» – символ конца документа;

Все документы, кроме заглавного (и титульного листа для ПК «МИРАЖ»), имеют однородную структуру.


    1. Оформление титульного листа (ПК «МИРАЖ»)


Для формирования титульного листа расчётов реализована возможность задания любой текстовой информации после следующих служебных слов: "ОБЪЕКТ", "ОРГАНИЗАЦИЯ", "ИСПОЛНИЛ", "ПРОВЕРИЛ". Такая информация используется при документировании резуль­татов работы ПК. Исходные данные записываются в следующем виде: Например:

ОБ: Каркасное здание на коробчатой плите /

ОР: ДВГУПС кафедра Строительных конструкций /

ИС: студент 451 группы Булатов С.Р. /

ПР: профессор Гуревич Я.И. /


    1. Документ 0 "Заглавный"

      1. Структура документа

Заглавный документ состоит из отдельных строк, каждая из которых имеет свой номер и содержит информацию о необходимости выполнения того или иного процесса, а также информацию об управлении этим процессом.

Отсутствие номера строки является признаком отсутствия строки. В некоторых строках может быть указан только их номер. Остальные строки могут быть заполнены по мере необходимости, например:

(0/1;ПЛИТА/).

Общие же правила заполнения строк следующие:

      1. Шифр задачи (строка 1)


Шифр задачи может состоять из произвольных символов, кроме «,», « », «;», «/», «()», (запятая, про­бел, точка с запятой, косая черта, круглые скобки и кавычки). Символы, располагаются в произвольном порядке. После шифра может следовать комментарий к задаче. Например:

(0/1;ПРОВЕРКА - СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ/)

Данная запись означает, что решаемая задача имеет шифр «ПРОВЕРКА». (Следующий текст воспринимается ПК как комментарий).

Наличие строки 1 обязательно.

В случае задания в заглавном документе только этой строки производится статический расчёт и печать результатов для всех узлов и элементов системы общего вида.


      1. Признак системы (строка 2)


Признак системы – это число, которое характеризует особенности напряженно-деформиро­ванного состояния расчётной схемы. Благодаря этому признаку производится удаление из систе­мы уравнений заведомо нулевых неизвестных.

В этой строке указывается одна из следующих цифр:

1 - схема, каждый узел которой содержит две степени свободы:

Схема обязательно располагается в плоскости XOZ.

Этот признак характерен для плоских шарнирно-стержневых систем (ферм), балок-стенок (плоская задача теории упругости) и др.

2 - схема, каждый узел которой содержит три степени свободы:

Схема располагается в плоскости XOZ.

Этот признак характерен для плоских рам.

3 - схема, каждый узел которой содержит три степени свободы:

Схема располагается в плоскости XOY либо параллельной ей.

Этот признак характерен для балочных ростверков, изгибаемых плит (в том числе на упругом основании).

4 - схема, каждый узел которой содержит три степени свободы:

Этот признак характерен для пространственных шарнирно-стержневых систем, массивных тел (трехмерная задача теории упругости).

5 - схема общего вида, каждый узел которой содержит шесть степеней свободы:

По этому признаку считаются схемы общего вида: пространственные конструкции зданий, оболочки, плиты на упругом основании совместно с надземным строением и любые структуры, содержащие разнородные КЭ.

По общему признаку 5 могут быть рассчитаны и все частные задачи, задаваемые по призна­кам 1-4.

Отсутствие строки 2 означает, что схема рассчитывается по признаку 5 (т.е. по умолчанию принимается признак 5).


      1. Системы координат (строка 3)


Реализованы цилиндрическая, сферическая и тороидальная системы координат (см. рис.2.1). Если координаты всех узлов задаются в декартовой системе, то строка 3 не задаётся. В противном случае в ней указываются признак специальной системы координат в заголовке списка и перечень узлов, описываемых в этой системе. Признак системы координат отделен от списка узлов пробелом. Если вся система описана в одной и той же системе координат, то достаточно указать лишь её признак без перечисления номеров узлов.

2
.3.4.1. Цилиндрическая система координат




Рис. 2.2. Преобразование цилиндрической системы координат в декартову




1 - признак системы координат. Каждый узел описывается тремя координатами (Рис. 2.1 а, 2.2):

- полярный радиус, в м;

- полярный угол, в радианах (при признаке 11 - в градусах);

Z - аппликата, м.

Преобразование производится по следующим формулам:

(см. рис.2.1 а, 2.2).

Строка 3 документа 0, имеет вид: - (0/ … /3;1 №ун - №ук/… /), здесь схема описана в цилиндрической системе координат, начиная с узла №ун и кончая узлом №ук.

Например, запись: - (0/ … /3;1 17-43/ … /),

означает, что узлы от 17 по 43 описаны в цилиндрической системе координат (в радианах).
2.3.4.2. Сферическая система координат
2 - признак системы координат. Каждый узел описывается тремя координатами (Рис. 2.1 б, 2.3 а):

- полярный радиус, в м;

- полярный угол, в радианах (при признаке 12 - в градусах);

- угол наклона радиуса от вертикальной оси , в радианах (при признаке 12 - в градусах);

Преобразование производится по следующим формулам:



Строка 3 документа 0, имеет вид: - (0/… 3:2 №ун - №ук /… /).

Например, запись: (0/… /3:2 42-87/… /)

о


Рис.2.3. Преобразование а) сферической и б) тороидальной

систем координат в декартову.

значает, что узлы с 42 по 87 задаются в сферической системе координат, остальные узлы описываются в декартовой системе координат.
2.3.4.3. Тороидальная система координат
Для тороидальной системы требуется задание радиуса круга, образованного враще­нием центра окружности Ro. Положительное направление угла для тороидальной системы координат показано на рис. 2.3 б. Здесь

Строка имеет следующий вид:

3; 2 №ун - №ук:Ro/

При Ro = 0 строка имеет вид 3; 2 №ун - №ук /.
2.3.4.4. Перенос координат в пространстве
Перенос координат в пространстве осуществляется с помощью задания признака - 5 строки 3 в документе 0. Формат задания признака 5 имеет вид:

3; 5 №ун - №ук: /.

Формулы преобразования имеют вид:

.

Запись: - (0/ … /3;2 32-41:1.8; 5 47 122:7.1 1.1 5.5/ … .),

означает, что узлы с 32 по 41 задаются в тороидальной системе координат с радиусом вращения центра окружности, равным 1.8 м; узлы 121 и 122 переносятся в пространстве на 7.1 м по оси , на 1.1 м по оси и на 5.5 м no oси .


      1. Организация вычисления усилий в промежуточных сечениях

и усилий в узлах (строка 4)
В этой строке для стержней указывается количество сечений, в которых должны быть вычис­лены усилия. Для прочих конечных элементов отмечается необходимость вычисления узловых усилий.

Эта строка имеет списковую структуру и может содержать один или несколько списков. Каждый список начинается с заголовка. При наличии регулярных числовых последовательностей возможно сокращение объёма задаваемой информации (см. п.2.13).

Для стержней в заголовке списка указывается количество сечений и после двоеточия пере­числяются номера этих стержней.

Для прочих КЭ в заголовке списка указывается целое число ? 1, и после двоеточия перечис­ляются номера этих КЭ.

Для стержней, попавших в список с заголовком 1, усилия будут вычисляться в начале и в конце. Пример:

(0/…/ 4;5:1 3-6 10 15 R 25 2 30 31; 7:40-45 48; 1:100-106 108 110/)

Эта запись означает, что для стержней 1, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 17, 19, 20, 23, 25, 30, 31 будут вычислены усилия в пяти сечениях; для стержней 40, 41, 42, 43, 44, 45, 48 - в семи сечениях; для КЭ 100, 101 102, 103, 104, 105, 106. 108, 110 - будут вычислены узловые реакции.

Отсутствие строки 4 означает, что для стержней будут вычислены усилия в начале и в конце, а для КЭ узловые усилия печататься не будут.

Для получения усилий и напряжений в узлах плоскостных и объемных КЭ в заголовке списка указывается число 100.
2.3.6. Управление вычислением и печатью РСУ (строка 8)
Эта строка имеет списковую структуру и заполняется при наличии документа 8. Здесь перечисляются номера элементов, для которых необходимо вычислить и напечатать расчётные сочетания усилий.
2.3.7. Организация унификации сечений элементов (строка 12)
Эта строка имеет списковую структуру. В заголовке каждого списка указывается тип и группа унификации, а в перечислении - номера унифицируемых элементов. Количество групп в каждом типе - от одного до девяти.

Реализованы три типа унификации:

1 - сечения унифицируются в одном элементе и в группе элементов, т.е. группа элементов имеет единственное одинаковое сечение.

2 - элементы унифицируются по соответствующим сечениям, т.е. группа элементов имеет одинаковое первое, одинаковое второе и т.д. сечения.

3 - элементы унифицируются, но с учётом симметрии, т.е. группа элементов, имеет одинако­вые первое и последнее сечения, второе и предпоследнее и т.д.

Тип и группа унификации задаются одним двузначным числом, где первая цифра означает тип унификации, а вторая - группу.

Пример:

(0/…/ 12;31:1-4; 32:5-10;/)

Здесь элементы 1, 2, 3, 4 составляют первую унифицированную группу по типу 3, т.е. эти элементы имеют одинаковые первое и последнее, второе и предпоследнее и т.д. сечения. Элемен­ты 5, 6, 7, 8, 9, 10 составляют вторую унифицированную группу по типу 3. Унификация производится на уровне расчётных сочетаний усилий, поэтому РСУ произво­дится не для каждого элемента, а для каждой группы элементов.

Запрещается вводить в одну группу унификации конечные элементы, имеющие различную ориентацию местных осей координат.

Отсутствие этой строки означает отсутствие унификации.
2.3.8. Организация различных групп РСУ (строка 15)
Эта строка заполняется при наличии документа 8 в том случае, когда коэффициенты РСУ, задаваемые в документе 8, для разных групп элементов схемы неодинаковы.

В документе 8, начиная с 10-го столбца, указываются величины коэффициентов, с которыми данное загружение будет участвовать в выборе РСУ. В строке 15 в заголовке указываются номера столбцов коэффициентов, с которыми входит в РСУ группа элементов. Номера этих элементов перечисляются после заголовка. При этом столбец 10 соответствует первому сочетанию и при заполнении строки 15 получает номер 1, столбец 11 - 2, столбец 12 - 3 и т.д.

Пример:

(0/…/ 15; 1 2 3:1-7 11 R 29 3; 4 5 6:8-10 12 R 27 3 13 R 28 3/)

Здесь элементы 1-7, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29 войдут в РСУ с коэффициентами, указанными в столбцах 10, 11, 12 документа 8, а элементы 8-10, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 27, 28 войдут в РСУ с коэффициентами из столбцов 13, 14, 15 документа 8.

Количество чисел в заголовке указывает количество исследуемых сочетаний в следующем порядке:

Отсутствие этой строки означает наличие только одной группы сочетаний, объединяющей элементы, перечисленные в строке 8 заглавного документа.

Один и тот же элемент может входить не более, чем в две группы сочетаний.
2.3.9. Допускаемое количество крановых и тормозных загружений,

входящих в расчётные сочетания усилий (строка 16)
В строке указываются два числа:

Запись в этой строке имеет вид: (0/…/ 16;3 2/), что означает одновременный учёт не более трёх крановых и двух тормозных загружений. При наличии крановых и тормозных загружений и отсутствии данной строки производится одновременный учёт двух крановых и одного тормозного загружений.

Эта строка заполняется только при наличии крановых загружений.
2.3.10. Единицы измерения (строка 33)
Эта строка предназначена для задания размерностей величин в исходных данных. Базовыми единицами линейных величин являются метры, силовых - тонны, температурных - градусы Цельсия.

В строке через пробел указываются обозначения единиц и переводные коэффициенты по отношению к базовым единицам.

Строка имеет вид: (0/…/ 33: L s F t /).

Здесь L, s, F, t - обозначения единиц измерения (см. п.1); переводные коэффициенты к базовым.

Пример:

(0/… 33;СМ 100 ММ 1000 KG 1000 С 1/)

Здесь линейные размеры заданы в сантиметрах, размеры сечения стержня - в миллиметрах, усилия - в килограммах, температура - в градусах Цельсия.

В реализованы следующие единицы измерения: метры - М, дециметры - DM, сантиметры - СМ, миллиметры - ММ, ярды - YD, футы FT,

тонны - Т, килограммы - KG, Ньютоны - N, деканьютоны - DAN, килоньютоны - KN, меганьютоны - MN, фунты - Р, градусы Цельсия - С, Кельвина - К, Фаренгейта - F.
2.3.11. Задание степеней свободы для динамических воздействий

(строка 34)
Эта строка используется для назначения узлов сосредоточения инерционных масс в расчёт­ной схеме и степеней свободы, вдоль которых допускаются колебания этих масс.

Здесь, после номера строки указываются номера степеней свободы и после двоеточия пере­числяются номера узлов, в которых будут сосредоточены массы. Пример:

(0/…/ 34:1 2:1-15;3:17 30 42/)

Здесь массы, собранные в узлы с 1-го по 15-й, колеблются вдоль осей X и Y, а массы сосредоточенные в узлах 17, 30 и 42, колеблются вдоль оси Z. При этом сумма масс в этих узлах соответствует той массе конструкции, которая задана пользователем в документах 6 и 7.

При отсутствии строки инерционные массы и степени их свободы соответствуют описанию их в документе 6.
2.3.12. Организация расчёта на динамические воздействия

(строка 35)
В этой строке указывается номер строки документа 15, где описаны характеристики дина­мического воздействия, и после двоеточия перечисляются номера соответствующих загружений. Пример:

(0/…/ 35; 1:7 8; 2:10 13/)

Здесь загружения 7 и 8 представляют собой динамические воздействия с характеристиками, указанными в первой строке документа 15, а загружения 10 и 13 учитывают данные второй строки.

Отсутствие этой строки означает отсутствие динамических воздействий.

2.3.13. Номера узлов стыковки суперэлементов (строка 36)
Эта строка используется при описании расчётных схем, содержащих суперэлементы. В про­тивном случае она не задается.

После номера строки указываются номера базисных узлов стыковки суперэлемента с узлами основной схемы, а затем все прочие узлы стыковки. Пример:

(0/…/ 36; 7 24 13 1-6 8-12/)

Здесь узлы 7, 24; 13 являются базисными, после которых перечислены все прочие стыковоч­ные узлы (см. главу 5).
2.3.14. Корректировка документа 1 (строка 38}
Эта строка предназначена для корректировки в документе 1 типов конечных элементов и их жесткостей. После номера строки следует требуемый номер типа конечного элемента и, через пробел, тип его жесткости. За тем, после двоеточия указывается список номеров элементов в схеме, для которых производится эта корректировка.

Пример:

(0/…/ 38; 21 2: 9-33:36 0: 47-64; 41: 14-71/)

Здесь элементы с 9 по 33 приобретают, тип конечного элемента 21 и тип жесткости 2, а элементы с 47 по 64 приобретают тип конечного элемента 36, а тип жесткости не меняется (задан ноль перед двоеточием), элементы с 14 по 71 приобретают тип 41 без изменения типа жесткости.

Возможно изменение только типа жесткости: Пример:

(0/…/ 38; 0 5:11-43/)

Здесь номера типов жесткости элементов схемы с 11 по 43 заменятся на номер 5.
2.3.15. Наименование загружений (строка 39)
В этой строке в соответствии с количеством задаваемых загружений записываются их наименования. Пример:

(0/…/ 39; 1: Собственный вес; 2: Временная; /)

Задание этой строки не обязательно.
2.4. Документ 1 "Элементы"
В первой графе этого документа указывается номер типа конечного элемента из библиотеки конечных элементов (КЭ глава 3), во второй - номер строки документа З, в которой заданы жесткостные характеристики для этого элемента (номер типа жесткости). В остальных графах – номера узлов, относящихся к рассматриваемому конечному элементу. Количество граф, где указываются номера узлов, зависит от типа конечного элемента. Для стержней – 2 графы, для четырехугольных конечных элементов – 4 и т.д.

Если узлов меньше чем 4, строка может быть неполной; если узлов больше чем 4 то их номера указываются в следующих строках с проставлением нулей в первых двух графах, Числа в графах разделяются пробелами; в конце каждой строки ставится косая черта.

В примере содержится информация о трех элементах:

Наличие этого документа обязательно.
2.5. Документ 2 "Шарниры"
Этот документ предназначен для описания прикрепления стержней (и только стержней) к узлам расчётной схемы: освобождение угловых связей (шарнирное присоединение) или освобождение линейных связей. Каждая строка этого документа содержит три графы:

Освобождение связи производится относительно местных осей координат.


Пример:


Номер

стержня

Номер

узла

Степень

свободы

36

1

4

36

2

4

15

1

2



Строки, приведенные в примере, означают, что стержень 36 имеет шарниры с двух сторон относительно оси X1, а в конце стержня 15 освобождена связь вдоль оси Y1.

Если в задании шарниров в стержнях нет необходимости, то документ 2 не задаётся.

2.6. Документ 3 "Жесткостные характеристики"
Каждая строка этого документа содержит 10 граф. В первой графе указывается номер типа жесткости, соответствующий номеру во второй графе документа 1. Для каждого типа КЭ задаётся определённый набор жесткостных характеристик в определенном порядке. Если количе­ство этих характеристик больше 9, то продолжение описания производится в следующей строке после проставления нуля в первой графе.

Для стержневых элементов в этом документе могут указываться:

Если для стержня сечение задаётся с помощью идентификатора Si, то геометрические и жесткостные характеристики вычисляются автоматически.

Если одновременно задать размеры сечения и величины ядер сечения (с идентификаторами Y и Z), то вычисление расчётных сочетаний усилий производится по величинам заданных ядер сечения.

Для вычисления расчётных сочетаний усилий в стержнях при задании типа жесткости с помощью только численных жесткостных характеристик, обязательно задаются размеры ядра сечения в обоих направлениях (с идентификаторами Y и Z).

Жесткостные характеристики всегда записываются первыми в следующем порядке: EF, ElY, ElZ, GIK, GFY, GFZ; в зависимости от типа КЭ стержня изменяется лишь их количество; если сдвиговые жесткости не учитываются, послед­ние два числа можно не задавать.

Порядок задания идентификаторов произвольный.

Сечение типа S8 располагается всегда в первом квадранте, а жесткостные характеристики вычисляются относительно главных центральных осей инерции (табл. 2.6.1).
Таблица 2.6.1

  1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации