2.5 Лаб работа 5 (1013945), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Force Per Length – задается погонная нагрузка;

Force Per Node – задается сила, приходящаяся на узел.

Остальные типы:

Moment, Moment Per Length, Moment Per Node – аналогично предыдущим трем типам, но задаются моменты.

Displacement – перемещение;

Enforced Rotation – заданный поворот,

Velocity – скорость,

Rotational Velocity – скорость вращения,

Acceleration ‑ ускорение,

Rotational Acceleration – ускорение вращения,

Pressure ‑ давление.

Все эти типы нагрузки относятся к Structural Loads (структурным нагрузкам). Еще три раздела этого списка – температуры, нагрузки теплопередачи и нагрузки со стороны окружающей конструкцию жидкой или газообразной среды – здесь не рассматриваются.

Рамки Direction и Load, в которых задаются направление и величина нагрузки используются точно так же, как и при задании узловых нагрузок.

А вот с рамкой Method дело обстоит несколько иначе. Вы, вероятно, уже заметили, что при выборе типа нагрузки по умолчанию (Force) или погонной нагрузки элементы этой рамки недоступны вообще. А если вы выберете тип Force Per Node (сила на узел), эти элементы становятся доступными. Значит, для некоторых типов нагрузок нельзя задать переменные (Variable) нагрузки. Остановим свой выбор на Force Per Node и выберем переменные нагрузки (Variable). В отличие от задания переменных нагрузок в узлах, мы не имеем возможности записать выражения (equations) непосредственно в окошках рамки Load. Здесь для этого необходимо нажать кнопку Advanced.

В
ыбрав опцию Equation (уравнение) вы можете в окошке Equation набрать выражение, по которому будет вычисляться нагрузка в узлах присоединенных к выбранной линии. На рисунке задана линейная зависимость нагрузки от координаты X. В выражении вы можете использовать переменные !x, !y, !z, которые определяют координаты в той системе координат, которая была выбрана в боксе Create Loads on Curves. Нажав кнопку OK, вы вернетесь к боксу Create Loads on Curves. Не торопитесь нажимать OK и в нем. Хотя вы вроде бы уже определили величину нагрузки, задав выражение в боксе Advanced Load Method, но правила FEMAP требуют, чтобы хотя бы в одном из окошек FX, FY, FZ было указано ненулевое значение. Когда вы используете переменные (Variable) нагрузки, то эти значения не определяют величину нагрузки непосредственно, а являются коэффициентами, на которые будет умножаться заданное выражение. Так задав в окнах FX и FZ значение 0, а в окне FY значение 1, вы определите, что в направлениях осей X и Z нагрузка будет отсутствовать, а в направлении оси Y будет определяться выражением x/2.

Результат, который вы увидите в графическом окне, нажав OK, вам, как и мне, может не очень понравиться. Все стрелки, изображающие нагрузку, оказались одинаковой длины, а цифровая метка показывает значение коэффициента (содержимое окна FX) и никак не отражает выражения (Equation). Ну что ж, так распорядились создатели программы. А если кому не нравится, пусть сделает лучше.

В
ообще то возможность увидеть реальное распределение сил есть. Выполните команду Model – Load – Expand и, не вдаваясь в глубокое обсуждение элементов появившегося бокса Expand Geometric Loads (распространение геометрических нагрузок), просто нажмем в нем кнопку OK. Коротко говоря, эта команда выполняет пересчет нагрузок и распределение их по узлам. А если подробнее –см HELP.

Вообще-то, на мой взгляд, без крайней необходимости пользоваться этой командой не стоит. Сейчас ее стоило выполнить только для того, чтобы убедиться, что FEMAP действительно сделал именно то, что вы хотели.

К
ак видите, нагрузка вдоль верхней (или, если хотите, дальней) границы пластины действительно меняется по линейному закону.

3.5. Копирование и комбинирование нагрузок

Рассмотрим еще две полезные команды подменю Model – Load.

К оманда Model – Load – Copy позволяет создать новый набор, являющегося точной копией одного из созданных ранее наборов нагрузок. В результате выполнения этой команды на экране сначала появляется небольшой бокс Enter ID for Duplicate L… (введите номер для дубликата нагр…). По умолчанию вам предлагается использовать следующий свободный номер. При желании вы можете его изменить.

После этого вам предлагается ответить на вопрос: OK to activate Load Set 3? (активизировать третий набор нагрузок?). Если вы ответите Да, активным станет вновь созданный набор, если Нет, то активным останется тот набор, который был активным до выполнения команды копирования.

Кстати, как вы думаете, какой набор был скопирован? Их все-таки мы успели создать целых две штуки. Думаю, вы догадались правильно. Но на всякий случай подтвержу. Да, вы правы, копируется тот набор нагрузок, который был активным в момент вызова команды Model – Load – Copy.

К оманда копирования полезна в том случае, если вы хотите создать новый набор, лишь немногим отличающийся от старого. Как бы мало добавлений и изменений вы ни собрались сделать в этом новом наборе, не забудьте сделать еще одно – переименовать набор. Для этого достаточно выполнить Model – Load – Set, выбрать его из списка наборов и вручную изменить Title.

Вторая команда из этого раздела – Model - Load – Combine позволяет получить линейную комбинацию (суперпозицию) созданных ранее наборов. В ниспадающем списке From Set (из набора) вам надо выбрать первый набор из тех, которые вы хотите включить в линейную комбинацию. Второй список чаще всего не трогают, и линейная комбинация создается в новом наборе. Но если вы хотите добавить свою линейную комбинацию к уже существующему набору – пожалуйста, только выберите его из списка. В окошке Scale Factor (масштабирующий множитель) вы, при желании можете указать коэффициент, на который должны умножаться нагрузки добавляемого набора (From Set). Теперь, если вы хотите добавить еще один набор, нажмите кнопку More (еще).

В списки From Set выберите следующий набор, включаемый в комбинацию. Если этот набор последний – нажмите Last One (это последний). А если нет, можете продолжать нажимать More, пока не надоест.

По умолчанию FEMAP дает получившемуся набору название Combined Set. Как правило, полезно изменить его на другое, более информативное.

3.6. Нерассмотренные возможности

Как всегда, были рассмотрены не все возможности FEMAP’а по описанию нагрузок. Коротко перечислим пропущенное.

В разделе конечно-элементных нагрузок:

Nodal on Face – то же что и Model-Load-Nodal, только вы указываете не непосредственно узлы, а грани элементов, на которых они расположены;

Nonlinear Force – используется при задании нелинейных нагрузок в нелинейном анализе.

В разделе «геометрических» нагрузок:

On Point – другой вариант задания нагрузок в узлах, позволяет в случае переменных (Variable) нагрузок отложить вычисление компонент нагрузки до трансляции (File-Export-Analysis Model);

On Surface – задание нагрузки на поверхности. Если вы хорошо разобрались с заданием нагрузки на линии, то эта команда не вызовет затруднений;

Expand – преобразует «геометрические» нагрузки в конечно-элементные (Nodal и Elemental).

В разделе манипуляций с наборами:

From Output – позволяет использовать результаты расчета в качестве значений нагрузок. Бывает полезно, когда ваш первый расчет является лишь первым шагом в исследовании моделируемой конструкции.

From Freebody – а это я сам не знаю что такое. Если кто расскажет, скажу спасибо.

4. Задание связей

З адание связей (закреплений, кинематических граничных условий) очень похоже на задание нагрузок и даже несколько проще. Однако есть и некоторые отличия.

П режде чем мы начнем наши упражнения, разверните пластину (точнее, ее изображение) так, чтобы она лежала в плоскости экрана. Изображения нагрузок, чтобы не мешались, можно отключить, выполнив команду View – Select, нажав в появившемся окне кнопку Model Data и выбрав для отображаемого набора нагрузок (Load Set) опцию None (ни один)

4.1. Задание граничных условий в узлах (Constraint - Nodal)

Ну что ж, давайте зададим закрепление на левой границе пластины. Помните, еще в начале предыдущего занятия мы заготовили набор для связей ‑ 1.. Fixed on X=0. Вот только занести в него ничего не успели. Этим сейчас и займемся.

Выполните команду Model – Constraint – Nodal, в окне выбора объектов укажите узлы на левой границе пластины, например, так, как показано на рисунке.

После этого на экране появится диалоговый бокс задания связей в выбранных узлах – Create Nodal Constraints/DOF (создать узловые связи/степени свободы).

В левой части бокса в рамке DOF (Degrees Of Freedom –степени свободы) находятся шесть окошек: TX, TY, TZ, RX, RY, RZ, с помощью которых вы можете запретить или разрешить перемещения и повороты выбранных узлов. TX, TY, TZ означают перемещения (T - Translation) в направлении осей системы координат, указанной в списке Coord Sys. RX, RY, RZ обозначают повороты (R ‑ Rotation) относительно тех же осей. Поставив флажок в любом из этих окошек, вы запрещаете перемещение узла по соответствующему направлению. На рисунке запрещены все перемещения и повороты выбранных узлов.

Хотя установка этих флажков не кажется слишком трудоемкой, но и эта работа в FEMAP может быть автоматизирована. Для этой цели служат шесть кнопок, расположенных правее рамки DOF. Нажатие любой из этих кнопок вызовет расстановку флажков в соответствии с одним из стандартных видов закреплений:

F
ixed – запрещены все перемещения и повороты;

Free – разрешены все перемещения и повороты;

Pinned – шарнирное закрепление (перемещения запрещены, повороты разрешены);

No Rotation – скользящее закрепления (перемещения разрешены, повороты запрещены);

X Symmetry – условия, которые должны выполняться на плоскости симметрии конструкции при ее симметричном нагружении. Напомним (теория упругости, строительная механика), что если конструкция симметрична, и симметрична система сил, приложенных к ней, то можно ограничиться расчетом только половины конструкции, ограниченной с одной стороны плоскостью симметрии. Однако при этом надо не забыть задать в сечении конструкции плоскостью симметрии условия по перемещениям, обеспечивающие сохранение симметрии задачи. Кнопка X Symmetry и выдает такой набор условий для случая, когда ось симметрии перпендикулярна оси X.

Характеристики

Список файлов лабораторной работы