www.proCae.ru - это последняя модификация нескольких сайтов CAD, CAE и CAM тематики. На страницах ресурса Вы найдете хорошие статьи, посвященные таким СAD, как SolidWorks, Компас AutoCAD, расчетам в таких CAE, как Ansys, Ansys CFX, Fluent, Star-CD, QForm и многое другое.
| Индекс материала |
|---|
| Расчёт балки |
| В торая |
| Все страницы |
Перейдем к интерактивному написанию программы. В работе с ANSYS можно использовать два режима управления программой – командный режим и через графический интерфейс пользователя. Для анализа конструкции наиболее удобна программа, поскольку ряд задач по анализу конструкции может быть разрешен только в командном режиме. Поскольку синтаксис большинства команд весьма громоздок, а использование меню наглядно, то пользователю лучше после получения навыков работы с ГИП переходить к интерактивному написанию программы. В этом режиме часть действий выполняется через ГИП, а далее команда, соответствующая этим действиям и отображенная в LOG-файле, переносится в программу.
Рассчитаем следующую балку (рисунок 1):
a = 1 м, b = 0.5 м, c = 2 м, d = 1 м, q = 10 Н/м, M = 500 Нм, P = 1000 Н.
Размеры сечения – прямоугольник B1 = 0.1, H1 = 0.2.
Создадим файл в Блокноте – Beam.txt. Это будет текст программы.
/UNITS, SI ! переход к системе единиц измерения СИ
/FILNAM, BEAМ ! Имя файла базы данных
/TITLE, Continuous Beam ! Задание заголовка
! Задание переменных
a=1
b=0.5
c=2
d=1
q=500
M=500
P=1000
B1=0.1
H1=0.2
Выполним данный файл, как программу. Для этого нужно этот файл считать, используя меню Utility Menu > File > Read Input from.
Далее переходим к работе с меню. Зададим точки: Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS. В появившемся окне на первой строке – Keypoint number – указываем номер точки. Во второй строке – Location in active CS – вводим координаты точки.
Точка 1: (0,0),
Точка 2: (a,0),
Точка 3: (a+b,0),
Точка 4: (a+b+c-d,0),
точка 5: (a+b+c,0).
В графическом окне образовано 5 точек. Соединяем их линиями. Main Menu > Preprocessor > > Modeling > Create > Lines > Lines > Straight Line. Выделяем точку, направляем указатель мышки к другой точке и выделяем другую точку. При этом появится линия. OK в конце создания всех линий.
Перенесем из LOG файла команды, отвечающие действиям в меню. Для этого Utility Menu > List > Files > Log File. Переносим через буфер обмена в файл Beam.txt блок образовавшихся команд, начиная с входа в препроцессор (комментарии введены автором):
/PREP7 ! Вход в препроцессор
K,1,0,0,
K,2,a,0,
K,3,a+b,0,
K,4,a+b+c-d,0,
K,5,a+b+c,0,
LSTR, 1, 2
LSTR, 2, 3
LSTR, 3, 4
LSTR, 4, 5
Зададим свойства материала. Main Menu > Preprocessor > Material Props > -Constant- Isotropic > OK. В появившемся окне меню вводим: модуль Юнга (Young’s Modulus) EX и коэффициент Пуассона – Poisson’s ratio (minor) NUXY. Модуль Юнга – 2е11, коэффициент Пуассона – 0.3. OK.
Main Menu > Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete... > Add. В появившемся окне выбираем тип элемента Beam – 2D elastic 3. Для расчета плоской балочной конструкции в простейшем случае применяется элемент Beam3. OK. По умолчанию ANSYS экономит дисковое пространство для каких-либо дополнительных операций, например, вычисление напряжений, и по умолчанию решает задачу с минимумом опций. Так, для корректного отображения эпюр усилий необходимо дополнительно вычислить усилия в промежуточных межузловых точках. Это необходимо указать в опциях элемента: в окне Element Types нажимаем кнопку Options и в появившемся окне в строке - Output at extra intermed pts k9 выбираем – 9 intermed pts. Нажимаем OK и Close.
Для балочного элемента необходимо задать константы – это площадь сечения AREA, момент инерции IZZ, высота сечения HEIGHT, константа сдвига SHEARZ. Входим в Main Menu > Preprocessor > Real Constants > Add/Edit/Delete... > Add > OK.
В появившемся меню задаем: в окне AREA: B1*H1, Height: H1, IZZ: (B1*H1**3)/12, SHEARZ: 0. Нажимаем OK > Close.
Перенесем команды из LOG-файла в программу и скорректируем его. Так, например, нет необходимости удерживать оператор UIMP, задающий свойства материала для свойств, которые не понадобятся. Приведем текст команд.
UIMP,1,EX, , ,2e11, ! Задание модуля упругости
UIMP,1,NUXY, , , ! Задание коэффициента Пуассона
ET,1,BEAM3 ! Задание типа элемента
! Блок задания опций элемента
KEYOPT,1,6,0
KEYOPT,1,9,9
KEYOPT,1,10,0
! Блок задания констант элемента
R,1,B1*H1,(B1*H1**3)/12,H1,0, , , ! Площадь, момент инерции, высота сечения
Как известно из курса сопротивления материалов, уравнение упругой линии для данной балки – это полином 4-го порядка. Прогиб для элемента BEAM3 имеет кубическую аппроксимацию. Зададим 2 элемента по линии для аппроксимации кривой четвертого порядка двумя кубическими кривыми. Для этого выполняем следующее: Main Menu > Preprocessor > MeshTool. В появившемся окне нажимаем кнопку Set рядом с Lines. В Picking Menu выбираем Pick All. В появившемся меню в окне No. of element divisions указываем число разбиений. Число разбиений: 2. Нажимаем OK. Кнопка Mesh, далее Pick All. Перенесем из LOG-файла созданные команды и скорректируем их. (Необходимо выбрасывать команды выбора мышью FLST и FITEM.) Нужны следующие команды:
LESIZE,All, , ,2,1, ! Всем линиям присвоить 2 деления на элементы.
LMESH,ALL ! Построить сетку на всех линиях
Рисунок 2 - КЭ модель балки
Идеология задания условий следующая. Необходимо выделить группу узлов по каким-либо условиям, используя группу команд Select, и назначить им граничные условия.
Выбираем узел X = 0. Для этого выберем слой с координатой X = 0. Вызываем меню Select Entities: Utility Menu > Select. Во втором выпадающем меню выберем By location. В меню Min, Max введем 0. Apply. Далее закрепим узел Main Menu > Solution > -Loads- Apply > -Structural- Displacement > On Nodes. В Picking Menu выбираем Pick All. В меню Apply U, ROT on Nodes выбираем UX, UY. OK. Заберем из LOG-файла эти данные и скорректируем их. Получим:
FINISH ! Выход из препроцессора
/SOLU ! Вход в процессор решения
D,ALL, , , , , ,UX,UY, , , , ! Закрепление всех выбранных узлов
Замечание к коррекции LOG-файла! Если предварительно выполнена команда выбора SELECT, то в следующей команде на закрепление узлов (D) записи вида P51X необходимо заменить на ALL.
Аналогично повторяем с другими узлами. Узел X = a – закрепляем только степень свободы UY. Узел X = a + b + c – закрепляем все степени свободы ALL DOF (All degree of freedom – все степени свободы). Графически в заделке показан желтый крестик на плоскости или стрелка в изометрии.
NSEL,S,LOC,X,a
D,ALL, , , , , ,UY, , , , ,
NSEL,S,LOC,X,a+b+c
D,ALL, , , , , ,ALL, , , , ,
Приложим силу. Выделим узел с координатой X = a + b + b - d. Далее Main Menu > Solution > -Loads- Apply > -Structural- Displacement > On Nodes. В Picking Menu выбираем Pick All. В меню Apply F/M on Nodes в окне Direction of force/mom выбираем FY, а в окне Force/moment value пишем величину –P. OK. Аналогично поступаем с моментом. После перенесения из LOG-файла и корректировки, получим.
NSEL,S,LOC,X,a+b+c-d
F,ALL,FY,-P
NSEL,S,LOC,X,a+b
F,ALL,MZ,M
В Picking Menu выбираем Pick All. В меню Apply PRES on Beams в окнах Pressure value at node i и Pressure value at node j пишем значение нагрузки q. OK.
SFBEAM,ALL,1,PRES,q,q, , , , ,
Перед расчетом необходимо выделить всю конструкцию. Utility Menu > Select > Everything.
ALLSEL, ALL
Main Menu > Solution > -Solve- Current LS.
Это команда:
SOLVE
После решения возникает желтое окно с надписью Solution is done (Решение выполнено), сигнализирующее о корректном решении.
Для построения эпюр необходимо вначале задать таблицу значений с помощью команды ETABLE. Пользуясь HELP, найдем в Element Manual описание элемента справку BEAM3. В последней таблице (для Keyopt = 9) находим для перерезывающей силы MFORY: SIMSC, i = 2, j = 62.
! Таблица значений перерезывающей силы в узле i. Присвоено QYI
ETABLE, QYI, SMISC, 2
! Таблица значений перерезывающей силы в узле i. Присвоено QYJ
ETABLE, QYJ, SMISC, 62
PLLS, QYI, QYJ ! Графический вывод
Рисунок 5 – Эпюры перерезывающих сил
9.3. Эпюры изгибающих моментов
ETABLE, MXI, SMISC, 6
ETABLE, MXJ, SMISC, 66
PLLS, MXI, MXJ
Рисунок 6 – Эпюра изгибающих моментов
| < Предыдущая | Следующая > |
|---|
