Огородникова О.М. - Введение в компьютерный конструкционный анализ (1050666), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Нагрузка в вибрационном анализе задается в виде спектра, т.е. зависимости значений параметра нагрузки от частоты, что дает полное представление об изменении интенсивности и частоты нагрузки со временем. Самым простым способом введения нагружающих воздействий является спектр отклика, который представляет собой частотную зависимость отклика системы с одной степенью свободы на возмущающую нагрузку (смещение, скорость, ускорение или силу), изменяющуюся со временем. Спектры отклика конструкции в отдельных узлах могут быть однообразными или различными. Анализ произвольных вибраций требует введения более сложных статистических спектров.
Пример определения сейсмической деформации
Тип анализа: вибрационный.
Цель анализа: определение деформации балки в условиях вибрации.
Применяемые методы: спектр отклика.
Описание задачи: две опоры, поддерживающие горизонтальную балку, испытывают вибрацию в вертикальном направлении с известной частотой и амплитудой; определить смещения и силы реакции в узлах.
Пример 7 | ||
Команда | Описание команды | Путь выполнения команды |
/prep7 | Начать работу в препроцессоре | |
et,1,beam3 | Выбрать из библиотеки тип элемента; 1 – присвоить номер 1 данному типу элементов; beam3 – название элемента в библиотеке (двумерная балка) | Main Menu> Preprocessor> Element Type> Add/Edit/Delete [Add> Structural> Beam> 2d elastic 3> OK] |
Пример 7 | ||
r,1,273.9726,(1000/3),14 | Задать действительную константу; 1 - присвоить номер 1 данной константе; 273.9726 - площадь сечения балки; (1000/3) - момент инерции балки; 14 - высота балки | Main Menu> Preprocessor> Real Constants [Add> Choose element type> Type 1 beam3> OK> Real Constant Set No> 1> Cross-sectional area> 273.9726 > Area moment of inertia> (1000/3)> Total beam height> 14> OK> Close] |
mp,ex,1,30e6 | Задать свойства материала балки; ex – обозначение модуля Юнга; 1 – присвоить номер 1 данному материалу; 30e6 – величина модуля Юнга | Main Menu> Preprocessor> Material Props [Constant> Isotropic> 1> OK> Young's modulus EX> 30e3 > |
mp,dens,1,73e-5 | Задать свойства материала балки; dens – плотность; 1 – номер материала; 73e-5 – величина плотности | Density> 73e-5> OK] |
k,1 | Задать точку; 1 - номер точки; по умолчанию координаты точки 0,0,0 | Main Menu> Preprocessor> Create> Keypoints> In Active CS [Keypoint number> 1> X,Y,Z Location in active CS> 0,0,0> Apply> |
k,2,240 | Задать точку; 2 - номер точки; 240 - координата X точки | Keypoint number> 2> X,Y,Z Location in active CS> 240,0,0> OK] |
l,1,2 | Построить линию по двум точкам; 1 - начальная точка; 2 - конечная точка | Main Menu> Preprocessor> Create> Lines> Straight line [Выбрать точки> OK] |
esize,,40 | Задать величину элементов; ,,40 - число элементов вдоль линии | Main Menu> Preprocessor> Meshing> Size Cntrls> Manual Size> Global> Size [Number of element divisions> 40> OK] |
lmesh,1 | Сгенерировать узлы и разбить линию на элементы; 1 - генерировать сетку на линии под номером 1 | Main Menu> Preprocessor> Meshing> Mesh> Lines [Pick all] |
nsel,s,loc,x,0 | Выбрать узлы; s - новый выбор; loc - координата в активной системе координат; x - координата x; 0 - значение координаты | Main Menu> Solution> Loads> Apply> Structural> Displacement> On Nodes |
d,all,uy | Задать ограничения степеней свободы в узлах; all - во всех выбранных узлах; uy - запретить смещение по оси y | DOFs to be constrained> UY> Apply> |
nsel,s,loc,x,240 | Выбрать узлы; s - новый выбор; loc - координата в активной системе координат; x - координата x; 240 - значение координаты | Выбрать мышью крайний правый узел> OK> |
d,all,ux,,,,,uy | Задать ограничения степеней свободы в узлах; all - во всех выбранных узлах; ux - запретить смещение по оси x; ,,,,,uy - а также запретить смещение по оси uy | DOFs to be constrained> UX> UY> |
Рис.7.1. Схематичное изображение балки на опорах (балка разбита на 40 элементов) | ||
nsel,all | Выбрать узлы; all - все узлы | Utility Menu> Select> Entities [lines> By pick/num> Apply> Выбрать линию мышью> OK> Nodes> Attached to> Lines> Reselect> Sele all> OK] |
finish | Закончить работу в препроцессоре | Выполнять необязательно |
/solu | Начать работу в процессоре | |
Пример 7 | ||
antype,modal | Определить тип анализа; modal - частотный | Main Menu> Solution> Analysis Type> New analysis [modal > OK] |
modopt,subs,10 | Задать опции частотного анализа; subs - итерационный метод; 10 - число определяемых мод | Main Menu> Solution> Analysis Options [Mode extraction method> |
solve | Начать вычисления | Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK |
finish | Закончить работу в препроцессоре | Выполнять необязательно |
/post1 | Начать работу в постпроцессоре | |
set,list,2 | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; list - суммарные данные на каждом шаге нагружения; 2 - а также заголовки и комментарии, если они есть | Main Menu> General Postproc> Read Results> By Load Step [Substep number> 10> OK] |
set,first | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; first - прочитать результаты вычисления первой моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> First Set |
pldisp,0 | Показать на экране деформированную конструкцию; 0 - только деформированную форму | Main Menu> General Postproc> Plot Results> Deformed Shape [Items to be plotted> Def shape only> OK] |
anmode,10,.5e-1 | Вывести на экран анимированные колебания; 10 - число кадров; .5e-1 - продолжительность просмотра каждого кадра в секундах | Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode shape [No of frames to create> 10> Time delay> 0.5> OK] |
set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> Next Set |
pldisp,0 | Показать на экране деформированную конструкцию; 0 - только деформированную форму. | Main Menu> General Postproc> Plot Results> Deformed Shape [Items to be plotted> Def shape only> OK] |
anmode,10,.5e-1 | Вывести на экран анимированные колебания; 10 - число кадров; .5e-1 - продолжительность просмотра каждого кадра в секундах | Utility Menu> PlotCtrls> Animate> Mode shape [No of frames to create> 10> Time delay> 0.5> OK] |
Рис.7.2. Форма четвертой моды собственных колебаний балки (соответствующая частота указана в информационном окне и составляет | ||
finish | Закончить работу в постпроцессоре | Выполнять необязательно |
/solu | Вернуться в процессор | |
antype,spectr | Указать тип анализа; spectr - вибрационный | Main Menu> Solution> Analysis Type> New analysis [Spectrum> OK] |
spopt,sprs,10,yes | Задать опции вибрационного анализа; sprs - тип спектра (однообразный отклик в различных точках); 10 - число мод; yes - вычислить напряжения в элементах | Main Menu> Solution> Analysis |
Пример 7 | ||
sed,,1 | Задать направление возбуждения колебаний; ,,1 - вдоль оси Y глобальной системы координат (в вертикальном направлении) | Main Menu> Solution> Load Step Opts> Spectrum> Single Point> Settings [Excitation direction> Coordinates of point> 0> 1> 0> |
svtype,3 | Задать тип спектра (возмущающий параметр); 3 - вынужденные смещения | Type of response spectr> Seismic displac> OK] |
freq,.1,800 | Задать точки спектра (интервал возможных частот); .1,800 - крайние значения частот | Main Menu> Solution> Load Step Opts> Spectrum> Single Point> Freq Table [Freq1> 0.1> Freq2> 800> OK] |
sv,,.44,.44 | Задать значения спектра, соответствующие введенным частотам; ,, - пренебречь затуханием колебаний; .44,.44 - значения спектра (величина смещений) | Main Menu> Solution> Load Step Opts> Spectrum> Single Point> Spectr Values [OK> Freq1> .44> Freq2> .44> OK] |
solve | Начать вычисления | Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK |
finish | Закончить вибрационный анализ в процессоре | Main Menu> Finish |
/post1 | Начать работу в постпроцессоре | |
set,list,2 | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; list - суммарные данные на каждом шаге нагружения; 2 - а также заголовки и комментарии, если они есть | Main Menu> General Postproc> Read Results> By Load Step [Substep number> 10> OK] |
set,first | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; first - прочитать результаты вычисления первой моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> First Set |
set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> Next Set |
set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> Next Set |
set,next | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; next - прочитать результаты вычисления следующей моды | Main Menu> General Postproc> Read Results> Next Set |
Рис.7.3. Векторное представление смещений четвертой моды (Main Menu> General Postproc> | ||
finish | Закончить работу в постпроцессоре | |
/solu | Вернуться в процессор | |
antype,modal | Определить тип анализа; modal - частотный | Main Menu> Solution> Analysis Type> New analysis [modal > OK] |
expass,on | Расширение возможностей анализа; on - разрешить | Main Menu> Solution> Analysis Type> Expansion Pass [Expansion Pass> On> OK] |
Пример 7 | ||
mxpand,10,,,yes,0.005 | Задать условия селективного выбора мод; 10 - число анализируемых мод; ,,, - интервал частот, определен выше (от 0.1 до 800); yes - сделать вычисления и по узлам, и по элементам; .005 - считать значимыми и вычислять моды, превышающие данный порог (вызывающие большие смещение по вертикали) | Main Menu> Solution> Load Step Opts> Expansion Pass> Single expand> Expand Modes [No of modes to expand> 10> Significant Threshold> 0.005> |
solve | Начать вычисления | Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK |
finish | Закончить работу в процессоре | Main Menu> Finish |
/post1 | Начать работу в постпроцессоре | |
set,list,2 | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; list - суммарные данные на каждом шаге нагружения; 2 - а также заголовки и комментарии, если они есть | Main Menu> General Postproc> Read Results> By Load Step [Substep number> 10> OK] Обратите внимание на тот факт, что значимыми из 10 оказались лишь 5 мод! |
finish | Закончить работу в постпроцессоре | Main Menu> Finish |
/solu | Вернуться в процессор | |
antype,spectr | Определить тип анализа; spectr - вибрационный | Main Menu> Solution> Analysis Type> New analysis [Spectrum> OK] |
srss,0.15,disp | Выбрать метод комбинирования мод (квадратный корень из суммы квадратов мод); 0.15 - учитывать только те моды, уровень которых превышает данный порог; disp - вычислять смещения | Main Menu> Solution> Analysis Main Menu> Solution> Load Step Opts> Spectrum> Single Point> Mode combine [Mode combine method> SRSS> Significant threshold> 0.15> |
solve | Начать вычисления | Main Menu> Solution> Solve> Current LS> OK |
finish | Закончить работу в процессоре | |
/post1 | Начать работу в постпроцессоре | |
set,list | Определить, какие данные следует прочитать из файла результатов; list - суммарные данные | Main Menu> General Postproc> Read Results> Results Summary> OK (В списке перечислены 5 значимых мод.) |
/inp,,mcom | Указать входной файл для чтения данных; ,, - название файла, по умолчанию совпадает с именем работы; mcom - формат (расширение) файла | Utility Menu> File> Read Input From [Выбрать файл *.mcom> OK] |
prnsol,dof | Вывести на экран результаты решения по узлам; dof - все возможные степени свободы | Main Menu> General Postproc> List Results> Nodal Solution [Item to be listed> DOF solution> All DOFs> OK] |
Рис.7.4. Суммарная деформация балки под действием вибраций | ||
presol,elem | Вывести на экран результаты решения по элементам; elem - все данные | Main Menu> General Postproc> List Results> Element Solution |
prrsol,f | Вывести на экран данные о реакции опор; f - все составляющие сил реакции | Main Menu> General Postproc> List Results> Reaction Solu [All struc forc F> OK] |
finish | Закончить работу в постпроцессоре |
8. Определение изгиба
Анализ изгиба осуществляется отдельным вычислительным модулем и включает определение формы конструкции, а также критического напряжения, приводящего систему в нестабильное состояние. Моделирование нелинейного поведения при изгибе позволяет учитывать большую пластическую деформацию, детализировать начальный период нагружения, включать в расчет трещины и концентраторы напряжений. С помощью линейного анализа вычисляют теоретический изгиб идеальной упругой конструкции, предполагая линейное приращение напряжения, т.е. консервативное поведение нагружаемой конструкции; такое моделирование имеет ограниченное применение, но дает приемлемые результаты в случае вертикальных опор.
Пример линейного анализа вертикальной балки под действием изгибающей силы
Тип анализа: линейный.