11903

Балки и фермы. Главная Центроидальная Система координат

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Методические указания по выполнению лабораторной работы №4 1. Балки и фермы В этой лабораторной работе рассматриваются: Идеализации Балочные элементы Система координат балки Действующая система координат балки Система координат формы...

Русский

2013-04-14

1.47 MB

2 чел.

Методические указания

по выполнению лабораторной работы №4

1. Балки и фермы

В этой лабораторной работе рассматриваются:

  1.   Идеализации
  2.   Балочные элементы
  3.   Система координат балки
  4.   Действующая система координат балки
  5.   Система координат формы сечения балки
  6.   Главная Центроидальная Система координат

В этой лабораторной работе рассматривается, как идеализировать Вашу модель и ускорить анализ, используя 2D тип модели вместо 3D. Балочные элементы могут помочь Вам в дальнейшем уменьшить время на выполнение анализа.

Балочные элементы одномерные по природе, но представляют трехмерные идеализации. FEA модель может полностью формироваться из балочных элементов. Балочные элементы могут также быть смешаны с оболочками и твердотельными объектами, чтобы представлять FEA модель. Простая балка показана на рисунке 4–1.

 

Рисунок 4-1

 

Идеализированная версия балки, показанной на рисунке 4–1, показана на рисунке 4–2.

 

Рисунок 4-2

Имитационные конструктивные элементы, созданные в Pro/MECHANICA, не будут отображаться, когда Вы возвращаетесь в Pro/ENGINEER.

В Pro/MECHANICA   представлен прямой линией с поперечным сечением, назначенным для него. Прямая линия, которую Вы используете, может быть создана как базовая кривая в Pro/ENGINEER или как имитационный конструктивный элемент в Pro/MECHANICA. На рисунке 4-2 используется сечение двутавровой балки, а прямая линия - эскизная базовая кривая.

Для различных целей могут использоваться различные формы сечений балки. На рисунке 4–2 балочный элемент представлен прямой линией с поперечным сечением, назначенным для него. На рисунке 4-3 используется сечение с полой окружностью, а прямая линия - эскизная базовая кривая.

 

Рисунок 4-3

 

Идеализированная версия балки, показанной на рисунке 4-3, показана на рисунке 4-4.

 

Рисунок 4-4

 

1.1 Балочные элементы

Pro/MECHANICA автоматически установит балочные элементы на базовой кривой или имитационном конструктивном элементе, которые Вы определяете. Как бы то ни было, Вы должны определить атрибуты балочного элемента прежде, чем запустите анализ.

 

Определение балки

Вы можете определить атрибуты (например, материал, поперечное сечение балки и т.п.) балки в диалоговом окне Определение балки, как показано на рисунке 4-5.

 

Рисунок 4-5

 

Опции диалогового окна Определение балки описаны в таблице 4-1.

 

Таблица 4-1

Опция

Описание

Имя

Вы можете ввести в это поле название балки. 

Привязки

Эта опция позволяет Вам определять геометрические привязки. Доступны следующие типы геометрических ссылок:

• Точка-Точка

• Точка-Поверхность

• Точка-Кромка

• Цепь (Конструктивных элементов / Массив точек)

• Кромка/Кривая

• Пары Точка - Точка

Привязки определяют основную кривую. 

Материал

Эта опция позволяет определить материал для балки. 

Тип

Эта опция позволяет определить тип балки. Имеется два типа балок:

• Балка

• Связка

Ориентация

Эта опция позволяет определить направление оси Y. Направление оси Y может быть определено следующими способами:

• Точка

• Ось

• Вектор в WCS

Если Вы используете вектор, чтобы определять ось y, Вы должны определить X-, Y- и Z- координаты. Вращение балки вокруг своей локальной оси X, относительно Мировой Системы Координат (WCS), определено определением направления, которое указывает ось Y Действующей системы координат балки (BACS). 

Сечение балки

Эта опция позволяет определить тип сечения балки, которое будет использоваться. Сечения балок будут рассматриваться в этой лабораторной работе позже. 

Ориентация балки

Эта опция позволяет определить ориентацию для балки. Балка ориентируется относительно WCS. 

Освобождение балки

Эта опция позволяет Вам определить разрешённую степень свободы для действующей системы координат балки. Действующая система координат балки рассматривается в этой главе позже. 

 

Определение балки 

Pro/MECHANICA имеет одиннадцать стандартных типов балок, которые Вы можете использовать для анализа. Балки показаны на рисунке 4–6.

 

Рисунок 4-6

 

Вы можете также создать собственное сечение балки в Pro/MECHANICA. Но Вы не можете сохранить определённое пользователем сечение в Pro/MECHANICA. Чтобы сохранить определенное пользователем сечение для последующего использования, сохраните сечение в Pro/ENGINEER как .sec файл.

 

1.2 Системы координат балки

Каждый балочный элемент начинается с мировой системы координат (WCS). Это система координат по умолчанию в Pro/MECHANICA. Поскольку Ваша твердотельная модель - трёхмерная, Вы должны создать до трех дополнительных систем координат, чтобы прикладывать нагрузки к соответствующим частям модели. Новые системы координат сориентированы относительно WCS. Это особенно характерно для искривленных балок и балок, чьё поперечное сечение асимметрично относительно их центроида по крайней мере в направлении. Подобные примеры, швеллер и уголок, показаны на рисунке 4-7.

 

Рисунок 4-7

 

При создании балочного анализа Вы используете три системы координат:

• Действующая система координат балки (BACS)

• Система координат формы сечения балки (BSCS)

Главная Центроидальная Система координат (BCPCS)

1.3 Действующая система координат балки (BACS)

Силы и моменты, приложенные к балкам, передаются на балки через действующую систему координат балки (BACS). Основная кривая или точки определяют ось X балочной BACS, как показано на рисунке 4-8.

 

Рисунок 4-8

 

Y- и Z- оси BACS перпендикулярны к балке. Ориентация балки относительно WCS определена направлением Y-оси BACS вокруг X-оси BACS.

 

Помните, что кривые и точки на балке могут быть созданы как базовые кривые в Pro/ENGINEER или как имитационные конструктивные элементы в Pro/MECHANICA.

Балки ассоциированы или с геометрией кривых, или соединением двух или более точек, определённым в WCS. Для прямых балок основная кривая или точки определят X-ось для BACS, как показано на рисунке 4-8. Y- и Z-оси перпендикулярны к балке. Вращение балки вокруг своей локальной оси X, относительно WCS, определено определением направления, которое указывает Y-ось BACS.

Несколько балок, с теми же свойствами, могут создаваться одновременно.

Направление может быть определено несколькими способами: направление оси, кромки, точка или задающие направление вектора компоненты в WCS. Некоторые простые примеры, показывающие правила определения Y-оси BACS с использованием компонентов векторного направления, показаны на рисунке 4-9.

 

Рисунок 4-9

 

Все свойства для каждого балочного элемента устанавливаются в диалоговом окне Определение балки.

 

1.4 Система координат формы сечения балки (BSCS)

Для большинства стандартных форм начало BSCS совпадает с центроидой сечения.

Форма поперечного сечения и положение балки определено относительно BSCS. Форма определена на YZ плоскости BSCS. X-ось BSCS всегда параллельна X-оси BACS, как показано на рисунке 4-10.

 

Рисунок 4-10

 

Начало BSCS (центр сдвига) определено смещением DY и DZ и измерено от начала BACS. В Pro/MECHANICA ориентация BSCS определена тетой угла. Если тета равна нулю, BSCS параллельна BACS. Если смещения DY и DZ равны нулю, то BSCS совпадает с BACS. Примеры форм стандартных сечений балок в Pro/MECHANICA, определённых на осях BSCS, показаны на рисунке 4-11.

 

Рисунок 4-11

 

1.5 Главная Центроидальная Система координат (BCPCS)

Начало Главной Центроидальной Системы координат расположено в центроиде сечения. Оси Y- и Z- этой системы координат - главные оси, которые проходят через центроиду сечения. Для большинства сечений BSCS совпадает с BCPCS. Тем не менее, для искривленных балок и швеллеров центроида должна быть вычислена. Pro/MECHANICA выполняет эти вычисления для Вас.

2. Анализ балки

Цель:

  1.   Настроить модель балки
  2.   Устанавливать отпуск для балки
  3.   Прогон модели балки
  4.   Анализ модели балки

 

Отношение длины к высоте балочного элемента должно быть больше, чем 10:1 (коэффициент длины к самому большому размеру сечения).

В этой лабораторной работе Вы будете использовать идеализации балочных элементов, чтобы настроить и анализировать модель балки. Модель балки показана на рисунке 4–12. Сечение балки - двутавр. Концы балки фиксированы, а средняя опора является роликом.

 

Рисунок 4-12

 

Вы приложите линейно распределенные нагрузки к двум участкам модели, как показано на рисунке 4-13.

 

Рисунок 4-13

 

Задачи Моделирования

Задание 1: Открытие детали с названием 1d_beam и запуск Pro/MECHANICA.

1. Откройте файл 1d_beam.prt. Деталь показана на рисунке 4-14.

 

Рисунок 4-14

 

2. Измените систему единиц на MKС (Метр Килограмм Секунда).

3. Запустите Pro/MECHANICA. Модель выглядит, как показано на рисунке 4–15. Система координат должна быть видима.

 

Рисунок 4-15

 

Задание 2: Создание базовых кривых как имитационных конструктивных элементов.

Pro/MECHANICA может определить распределенные нагрузки только на кривых. Нагрузка передана на балочные элементы, созданные на кривой.

1. Выберите Вставить – Опорный элемент модели – Кривая – По точкам.

2. Создайте базовую кривую между PNT1 и PNT2.

3. Создайте базовую кривую между PNT2 и PNT3. Базовые кривые выглядит, как показано на рисунке 4-16.

 

Рисунок 4-16

 Задание 3: Создание балочных элементов между PNT0 и PNT1.

1. Выберите Вставить - Балка или нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Определение балки, как показано на рисунке 4-17.

 

Рисунок 4-17

 

2. Напечатайте [beam1] в поле Имя.

3. Выберите Точка - Точка в Привязках.

4. Нажмите кнопку Выберите первую геометрическую привязку и Выберите вторую геометрическую привязку.

5. Выберите PNT0 и PNT1.

6. Нажмите кнопку Больше в секции Материал. Открывается диалоговое окно Материалы.

7. Выберите STEEL в секции Папка материала. Нажмите кнопку  для перемещения STEEL в секцию Материалы в модели.

8. Нажмите кнопку ОКSTEEL появляется в секции Материал диалогового окна Определение балки.

9. Одобрите предлагаемые по умолчанию значения XY и Z.

10. Нажмите кнопку Больше рядом с раскрывающимся меню Сечение балки. Открывается диалоговое окно Beam Sections, как показано на рисунке 4-18.

 

Рисунок 4-18

 

11. Нажмите кнопку New. Открывается диалоговое окно Определение сечения балки, как показано на рисунке 4-19.

 

Рисунок 4-19

 

12. Напечатайте [Ibeam] в поле Имя.

Если в раскрывающемся меню Тип отсутствует нужное сечение, Вы можете нарисовать сечение используя опцию Эскиз из раскрывающегося меню Тип. Это опции Рисованное сплошное и Рисованное тонкостенное. Эти опции открывают эскизник Pro/ENGINEER.

13. Выберите Двутавр из раскрывающегося меню Тип, как показано на рисунке 4–20.

 

Рисунок 4-20

 

14. Напечатайте [0.1] в поле b.

15. Напечатайте [0.015] в поле t.

16. Напечатайте [0.1] в поле di.

17. Напечатайте [0.01] в поле tw.

18. Нажмите кнопку Просмотр. Появляется диалоговое окно Сечения балки. Диалоговое окно со свойствами сечения показано на рисунке 4-21.

 

Рисунок 4-21

 

19. Сверните диалоговое Сечения балки.

20. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение сечения балки.

21. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Beam Sections.

22. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение балки. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-22.

 

Рисунок 4-22

 

Задание 4: Создание балочных элементов между PNT3 и PNT4.

1. Нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Определение балки.

2. Напечатайте [beam4] в поле Имя.

3. Выберите Точка - Точка в Привязках.

4. Выберите точки PNT3 и PNT4 в качестве первой и второй геометрической привязок.

5. Одобрите заданные по умолчанию значения в полях XY и Z.

6. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение балки. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-23.

 

Рисунок 4-23

 

Задание 5: Создание балочных элементов между PNT1 и PNT2.

1. Нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Определение балки.

2. Напечатайте [beam2] в поле Имя.

3. Выберите Кривая/Кромка из раскрывающегося меню Привязки.

4. Нажмите кнопку Выберите геометрические привязки и выберите кривую между PNT1 и PNT2.

5. Примите опцию по умолчанию, Балка, в опускающихся меню Тип.

6. Одобрите заданные по умолчанию значения в полях XY и Z.

7. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение балки. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-24.

 

Рисунок 4-24

 

Задание 6: Создание балочных элементов между PNT2 и PNT3.

1. Нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Определение балки.

2. Напечатайте [beam3] в поле Имя.

3. Выберите Кривая/Кромка  из раскрывающегося меню Привязки.

4. Нажмите кнопку Выберите геометрические привязки и выберите кривую между PNT2 и PNT3.

5. Примите опцию по умолчанию, Балка, в опускающихся меню Тип.

6. Одобрите заданные по умолчанию значения в полях XY и Z.

Чтобы увидеть иконки сечения, используйте функцию Увеличить в Pro/MECHANICA.

7. Нажмите кнопку ОК  для закрытия диалогового окна Определение балки, модель выглядит как показано на рисунке 4–25.

 

Рисунок 4-25

 

8. Выберите Вид – Показ расчетной модели. Открывается диалоговое окно Показ расчетных объектов.

9. Отключите опцию Сечения балок в раскрывающемся меню Расчетные сущности.

10. Выберите опцию Стрелки касаются хвостом из раскрывающегося меню Настройки.

11. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Показ расчетных объектов. С отключенными базовыми плоскостями и системами координат модель выглядит, как показано на рисунке 4–26.

 

Рисунок 4-26

 

Задание 7: Применение нагрузок.

Нагрузка линейно распространена по середине двух секций модели. В этой задаче Вы приложите распределенную нагрузку к кривой между PNT1 и PNT2.

1. Выберите кривую между PNT1 и PNT2, как показано на рисунке 4–27.

 

Рисунок 4-27

2. Выберите Вставить – Нагрузка сила/момент или нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Нагрузка сила/момент, как показано на рисунке 4–28.

 

Рисунок 4-28

3. Напечатайте [Load1] в поле Имя.

4. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию, LoadSet1 из Входит в набор.

Нагрузка связана с МСК.

5. Выберите опцию Сила на единицу длины из первого опускающегося меню секции Распределение.

6. Выберите опцию Интерполяция по сущности из второго раскрывающегося меню секции Закон распределения.

7. Нажмите кнопку Задать. Открывается диалоговое окно Интерполяция по сущности, как показано на рисунке 4-29.

 

Рисунок 4-29

Величины (0.25 и 1) - масштабные коэффициенты, которые мы установили на каждом конце. Pro/MECHANICA интерполирует нагрузку вдоль балочного элемента.

8. Напечатайте [0.25] в строке 1.

9. Напечатайте [1] в строке 2..

10. Нажмите кнопку Предварительный просмотр для проверки, что распределение нагрузки линейное, как показано на рисунке 4-30.

 

Рисунок 4-30

 

11. Закройте диалоговое окно Интерполяция по сущности.

Масштабы (0.25 и 1) положительные, подразумевая, что приложенная нагрузка отрицательная.

12. Введите [-2000] в поле Y секции Сила диалогового окна Нагрузка сила/момент.

13. Нажмите кнопку ОК. Модель выглядит, как показано на рисунке 4–31. Базовые плоскости по умолчанию и точки отключены.

 

Рисунок 4-31

 Задание 8: Приложение распределенной нагрузки к кривой между PNT2 и PNT3.

1. Выберите кривую между PNT2 и PNT3, как показано на рисунке 4-32.

 

Рисунок 4-32

2. Выберите Вставить – Нагрузка сила/момент или нажмите иконку .  Открывается диалоговое окно Нагрузка сила/момент.

3. Напечатайте [Load2] в поле Имя.

4. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию LoadSet1 из Входит в набор.

Нагрузка связана с МСК.

 5. Сила на единицу длины из первого опускающегося меню секции Распределение.

6. Выберите опцию Интерполяция по сущности из второго раскрывающегося меню секции Закон распределения.

7. Нажмите кнопку Задать. Открывается диалоговое окно Интерполяция по сущности.

 

Вы можете иметь более высокий порядок распределение (то есть, квадратичный), добавляя дополнительные точки с помощью кнопки .

8. Напечатайте [1] в строке 1.

9. Напечатайте [0] в строке 2.

10. Нажмите кнопку Предварительный просмотр  для проверки, что распределение нагрузки линейное, как показано на рисунке 4-33.

 

Рисунок 4-33

 

11. Закройте диалоговое окно Интерполяция по сущности.

12. Введите [-4000] в поле Y секции Сила диалогового окна Нагрузка сила/момент.

13. Нажмите кнопку ОК. С отключенными базовыми плоскостями и точками модель выглядит, как показано на рисунке 4-34.

 

Рисунок 4-34

 Задание 9: Применение ограничений.

Концы балки (PNT0, PNT4) ограничены (фиксированы), а средняя опора (PNT2) - ролик (свободное вращение относительно Z и свободное перемещение относительно X). В этой задаче Вы ограничите концы балки.

1. Выберите Вставить – Закрепление смещения или нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Закрепление.

2. Напечатайте [ends] в поле Имя.

3. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию, ConstraintSet1 из Входит в набор.

4. Выберите привязку Точки и выберите PNT0 и PNT4. Обратите внимание, системой координат является PRT_CSYS_DEF.

5. Нажмите кнопки  для одобрения опций по умолчанию в секциях Перемещение и Поворот и закройте диалоговое окно. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-35.

Рисунок 4-35

Задание 10: Применение ограничений к точке PNT2.

1. Выберите Вставить – Закрепление смещения. Открывается диалоговое окно Закрепление.

2. Напечатайте [roller] в поле Имя. Одобрите предлагаемую по умолчанию для Входит в набор опцию, ConstraintSet1.

3. Выберите привязку Точки и выберите PNT2.

4. Нажмите кнопку , смежную с X в секции Перемещение.

5. Нажмите кнопку , смежную с Z в секции Поворот.

6. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-36.

Рисунок 4-36

Задачи Анализа

Задание 11: Настройка анализа.

1. Настройте анализ Быстрая проверка для проверки на наличие ошибок. Введите [d_beam] в качестве названия анализа.

2. Выберите 10 из раскрывающегося меню Вывод для увеличения сетки отображения диаграммы.

3. Проверьте обоснованность модели

 

Задание 12: Запуск анализа.

1. Нажмите кнопку Настройка параметров выполнения  в диалоговом окне Анализы и проработки для настройки позиций для временных и выходных файлов, формат выходных файлов и распределение RAM.

3. Нажмите кнопку ОК для одобрения настроек и закрытия диалогового окна Настройка параметров выполнения.

4. Нажмите кнопку Начать выполнение  для запуска анализа. Открывается диалоговое окно Вопрос.

 5. Нажмите кнопку Да в диалоговом окне Вопрос. Как только проверка на ошибки будет завершена, появляется диалоговое окно Диагностика. Нажмите кнопку Закрыть.

7. Нажмите кнопку Закрыть для закрытия диалогового окна Статус выполнения.

8. Нажмите кнопку Закрыть в диалоговом окне Анализы и проработки. Анализ Быстрая проверка завершён.

Задание 13: Решение модели с использованием опции сходимости мультипроходного адаптивного анализа.

1. Настройте и выполните мультипроходный адаптивный анализ сходимости. Введите [6] в поле Максимум секции Степень полинома  и введите [1] в поле Процент сходимости секции Пределы. Включите опцию Локал. перемещение, Локал. энергия деформации и Глобал. среднеквадрат. Напряжение в секции Сходимость по

 

Задачи по обработке результатов

Задание 14: Отображение результатов

Создайте и отобразите цветную диаграмму смещений. Анимируйте диаграмму для проверки, что граничные условия ведут себя как предполагалось.

1. Выберите Перемещение из раскрывающегося меню Величина.

2. Выберите Величина из раскрывающегося меню Компонент.

3. Выберите  Показ кромок элементов.

4. Выберите опции Деформированное и Анимация.

5. Нажимайте иконки  для прокрутки кадров анимации. Последний кадр показан на рисунке 4-37.

 

Рисунок 4-37

 

Задание 15: Настройка отпуска балки.

Освобождение балки - термин, который описывает тип связей между двумя балочными элементами.

В этой задаче Вы отпустите конец beam1 и начало beam4 (свободное вращение в направлении Z).

Освобождение балки может быть применён только непосредственно к балочному элементу.

1. Выберите beam1 (кривая между PNT0 и PNT1) и  нажмите Править определение. Открывается диалоговое окно Определение балки, как показано на рисунке 4-38.

Балки отпускаются только если балочные элементы определены с опцией Точка - Точка в диалоговом окне Определение балки.

Рисунок 4-38

 

2. В секции Освобождение балки на закладке Конечная точка нажмите кнопку Больше. Открывается диалоговое окно Beam Releases, как показано на рисунке 4-39.

Выпуски удобны, когда моделируются фермы (поскольку никакой момент не передаётся через связь), при моделировании компенсатора теплового расширения (поскольку никакая осевая нагрузка не передаётся) или когда моделируется "ласточкин хвост" (поскольку все силы и моменты передаются, кроме сдвига в одном направлении).

Рисунок 4-39

 

3. Нажмите кнопку New для закрытия диалогового окна Beam Releases. Открывается диалоговое окно Определение освобождения балки, как показано на рисунке 4-40.

 

Рисунок 4-40

 

4. Напечатайте [beam1_rz] в поле Имя.

5. Нажмите кнопку  чтобы допустить вращение балочного элемента в направлении Z в точке PNT1.

6. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение освобождения балки.

7. Нажмите кнопку ОК  для закрытия диалогового окна Beam Releases.

Иконка Освобождение балки  () указывает степени свободы и конец балки, на который действует выпуск.

8. Нажмите кнопку ОК  для закрытия диалогового окна Определение балки.

9. Отредактируйте beam4 (кривая между PNT3 и PNT4). Открывается диалоговое окно Определение балки.

Балка начинается в PNT3 и заканчивается в PNT4.

10. В секции Освобождение балки  на закладке Начало нажмите кнопку Больше.

11. Нажмите кнопку New для закрытия диалогового окна Beam Releases. Открывается диалоговое окно Определение освобождения балки.

12. Напечатайте [beam4_rz] в поле Имя.

13. Нажмите кнопку  чтобы допустить вращение балочного элемента в направлении Z в точке PNT3.

14. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение освобождения балки.

15. Нажмите кнопку ОК  для закрытия диалогового окна Beam Releases.

16. Нажмите кнопку ОК  для закрытия диалогового окна Определение балки.

Обратите внимание, иконка Освобождение балки  () указывает степени свободы и конец балки, на который действует выпуск.

Задание 17: Запуск анализа.

1. Перезапустите Мультипроходный адаптивный анализ.

 

Задание 18: Отображение результатов.

1. Создайте и отобразите цветную диаграмму смещений. Также анимируйте диаграмму для проверки, что граничные условия ведут себя как ожидалось. Деформированная форма показана на рисунке 4-41.

 

Рисунок 4-41

 Обратите внимание на изменения уклона в точках выпуска.

3. Сохраните модель и закройте окно.

3. Анализ 2D фермы

Цель

  1.  Настроить 2D модель балки
  2.  Выполнить прогон 2D модели балки
  3.  Анализировать 2D модели балки

 

Отношение длины к высоте балочного элемента должно быть больше, чем 10:1 (коэффициент длины к самому большому размеру сечения).

В этом упражнении Вы будете использовать идеализации балочных элементов, чтобы настроить и анализировать 2D ферму. Часть фермы показана на рисунке 4–42. Сечение балки - полая окружность (труба). Концы фермы фиксированы. Ферма нагружена однородной нагрузкой, приложенной к одной кривой, на ферму также действует сила тяжести.

 

Рисунок 4-42

 

Задачи Моделирования

Задание 1: Открытие файла с названием d2_beam.

1. Откройте файл d2_beam.prt. Деталь показана на рисунке 4-43.

 

Рисунок 4-43

 

2. Измените систему единиц на MKС.

3. Запустите Pro/MECHANICA. Система координат должна быть видима.

 

Задание 2: Создание балочных элементов.

1. Выберите каждую кривую модели. Выберите Вставить - Балка или нажмите иконку .

2. Напечатайте [d2_beam] в поле Имя.

3. Выберите Кривая/Кромка в секции Привязки.

4. Отредактируйте направления кривых, как показано на рисунке 4-44. Повторное нажатие по стрелке кривой изменяет ее направление.

 

Рисунок 4-44

 

5. Выберите материал модели – STEEL.

6. Примите опции по умолчанию, Балка, в опускающихся меню Тип.

7. Одобрите значение по умолчанию в поле X. Введите [0] в поле Y. Введите [1] в поле Z.

8. Откройте сечение балки.

9. Нажмите кнопку New.  

10. Напечатайте [h_c] в поле Имя.

11. Выберите Пустотелая окружность из раскрывающегося меню Тип.  

12. Введите [0.0381] в поле R и [0.03175] в поле Ri.

13. Нажмите кнопку Просмотр для просмотра свойств сечения, как показано на рисунке 4–45.

 

Рисунок 4-45

 

14. Нажмите кнопку ОК для всех окно настройки балки.

15. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-46.

 

Рисунок 4-46

 

16. Скройте показ сечения балок.

17. Модель выглядит, как показано на рисунке 4-47 (отображение базовых плоскостей отключено).

Рисунок 4-47

 

Задание 3: Применение нагрузок.

Нагрузка является однородной общей нагрузкой, приложенной к кривой на модели фермы, и нагрузкой из-за тяжести. Сначала приложите однородную общую нагрузку к кривой, показанной на рисунке 4-48.

 

Рисунок 4-48

1. Подавите балку Beam1.

2. Выберите кривую, показанную на рисунке 4–48.

3. Выберите Вставить – Нагрузка сила/момент или нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Нагрузка сила/момент.

4. Напечатайте [Load1] в поле Имя.

Нагрузка связана с МСК.

5. Введите [-1000] в поле Y секции Сила.

6. Нажмите кнопку ОК. Модель выглядит, как показано на рисунке 4-49 (отображение базовых плоскостей и сечений отключено).

 

Рисунок 4-49

 

Задание 4: Применение нагрузки от силы тяжести.

1. Выберите Вставить – Гравитационная нагрузка или нажмите иконку .  

2. Открывается диалоговое окно Гравитационная нагрузка, как показано на рисунке 4-50.

 

Рисунок 4-50

 

3. Напечатайте [gravity] в поле Имя.

4. Создайте LoadSet2 для Входит в набор.

Сила тяжести связана с WCS.

5. Введите [-0.981] в поле Y секции Ускорение диалогового окна.

6. Нажмите кнопку ОК. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-51.

 

Рисунок 4-51

 

 

Задание 5: Создание базовых точек как имитационных конструктивных элементов.

Ограничьте (фиксация от перемещения и вращения) концы фермы модели. Для ограничения концов создайте базовые точки, как имитационные конструктивные элементы на концах модели фермы.

1. Выберите Вставить – опорный элемент модели – Точка - Точка. Определите две базовые точки с помощью. Модель выглядит, как показано на рисунке 4-52 (отображение иконки силы тяжести отключено).

 

Рисунок 4-52

 

Задание 6: Применение ограничений.

Концы балки (PNT0, PNT1) ограничены (фиксированы).

Конечная точка балки имеет шесть степеней свободы.

1. Выберите Вставить – Закрепление смещения. Открывается диалоговое окно Закрепление.

2. Напечатайте [ends] в поле Имя.

3. Выберите точки PNT0 и PNT1 в качестве привязок.

4. Установите систему координат PRT_CSYS_DEF.

5. Одобрите опций по умолчанию в секциях Перемещение и Поворот и закройте диалоговое окно. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-53.

Рисунок 4-53

 

6.  Восстановите балку Beam1 и отобразите все созданные нагрузки и закрепления.

Задачи Анализа

Задание 7: Настройка анализа.

Выберите LoadSet1 и LoadSet2.

1. Настройте анализ Быстрая проверка для проверки на наличие ошибок. Введите [d2_beam] в качестве названия анализа.

2. Выберите 10 из раскрывающегося меню Вывод  для увеличения сетки диаграммы.

3. Проверьте обоснованность модели.

 

Задание 8: Запуск анализа.

1. Нажмите кнопку Настройка параметров выполнения  в диалоговом окне Анализы и проработки для настройки позиций для временных и выходных файлов, формат выходных файлов и распределение RAM.

3. Нажмите кнопку ОК для одобрения настроек и закрытия диалогового окна Настройка параметров выполнения.

4. Нажмите кнопку Начать выполнение  для запуска анализа. Открывается диалоговое окно Вопрос.

 5. Нажмите кнопку Да в диалоговом окне Вопрос. Как только проверка на ошибки будет завершена, появляется диалоговое окно Диагностика. Нажмите кнопку Закрыть.

7. Нажмите кнопку Закрыть для закрытия диалогового окна Статус выполнения.

8. Нажмите кнопку Закрыть в диалоговом окне Анализы и проработки. Анализ Быстрая проверка завершён.

 

Задание 9: Решение модели с использованием опции сходимости мультипроходного адаптивного анализа.

1. Настройте и выполните мультипроходный адаптивный анализ сходимости. Введите [6] в поле Максимум секции Степень полинома  и введите [1] в поле Процент сходимости секции Пределы. Включите опцию Локал. перемещение, Локал. энергия деформации и Глобал. среднеквадрат. Напряжение в секции Сходимость по

2. Нажмите кнопку Показать состояние проработки в диалоговом окне Анализы и проработки для просмотра информации по анализу, как показано на рисунке 4–54.

 

Рисунок 4-54

 

Задачи по обработке результатов

Задание 10: Отображение результатов

В этой задаче Вы создадите и отобразите цветные диаграммы смещения для loadset1loadset2 и комбинированной нагрузки. Вы также анимируете диаграммы для проверки, что граничные условия нормальные.

1. Нажмите кнопку . Открывается диалоговое окно Определение окна результата, как показано на рисунке 4-55.

 

Рисунок 4-55

 

2. Убедитесь, что LoadSet1 выбрана, а LoadSet2 отключена.

3. Выберите Перемещение из раскрывающегося меню Величина.

4. Выберите Величина из второго раскрывающегося меню Компонент.

5. Установите Показ кромок элементов, включите опцию Деформированное, введите [15] в поле Масштаб, включите опцию Анимация и нажмите кнопку ОК и Показ.

6. Последний кадр показан на рисунке 4-56.

 

Рисунок 4-56

7. Нажмите кнопку  для запуска анимации. Обратите внимание, как каждая балка показывает некоторый изгиб.

8. Нажмите кнопку  для остановки анимации.

9. Создайте, отобразите и анимируйте цветную диаграмму смещения для loadset2.

10. Нажимайте иконки  для прокрутки кадров анимации. Последний кадр показан на рисунке 4-57.

Убедитесь, что LoadSet1 выбрана, а LoadSet2 отключена.

Рисунок 4-57

 

11. Создайте, отобразите и анимируйте цветную диаграмму смещений для комбинированной нагрузки.

12. Последний кадр показан на рисунке 4-58.

 

Рисунок 4-58

13. Сохраните модель и закройте окно.

4. Анализ 3D фермы

Цель:

  1.   Настроить 3D модель балки
  2.   Осуществить прогон 3D модели балки
  3.   Анализировать 3D модель балки

В этом упражнении Вы будете использовать идеализации балочных элементов, чтобы настроить и анализировать 3D ферму. Часть фермы показана на рисунке 4-59. Сечение балки - полая окружность (труба), концы фермы фиксированы. Ферма будет подвергнута силе тяжести и, позже в упражнении, просадке фундамента.

 

Рисунок 4-59

 

Задачи Моделирования

Задание 1: Открытие файла с названием d3_beam.

1. Откройте файл d3_beam.prt. Деталь показана на рисунке 4-60.

 

Рисунок 4-60

 

2. Измените систему единиц на MKС.

3. Запустите Pro/MECHANICA.

4. Ферма выглядит, как показано на рисунке 4-61. Система координат должна быть видима.

2D ферма (оригинальные кривые) из предшествующего упражнения была использована для создания 3D фермы. Объекты 2D модели фермы и их свойства поддерживаются в этом упражнении.

Рисунок 4-61

 

Задание 2: Создание балочных элементов для всех новых кривых.

1. Правьте определение балки d2_beam.

2. Открывается диалоговое окно Определение балки.

Перекрестные участки имеют различную ориентацию.

3. Выберите каждую новую кривую (кроме перекрестных участников) в модели. По мере выбора каждой кривой, на кривой появляется стрела направления (окрашенная в фиолетовый цвет), (повторный выбор кривой изменяет направление стрелки).

Выберите все новые кривые (кроме перекрестных участков). Направления показаны на рисунке 4-62.

 

Рисунок 4-62

 

4. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение балки. Модель выглядит, как показано на рисунке 4-63 (отображение нагрузок и ограничений отключено).

 

Рисунок 4-63

 

Задание 3: Создание балочных элементов для перекрещивающихся кривых объектов.

1. Нажмите иконку . Открывается диалоговое окно Определение балки. 

2. Напечатайте [cross_beam] в поле Имя.

3. Выберите Кривая/Кромка в поле Привязки.

Направление стрелки - ось X системы координат BACS.

4. Выберите каждую перекрещивающуюся кривую в модели. По мере выбора каждой кривой, на ней появляется стрелка направления фиолетового цвета. Повторный выбор кривой изменяет направление стрелки. Направление перекрещивающихся объектов показано на рисунке 4–64.

 

Рисунок 4-64

5. Примите опции по умолчанию, предлагаемые в секции Ориентация.

6. Выберите h_c правее поля Сечение балки.

7.  Назначьте на модель материал STEEL.

8. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Определение балки. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-65.

 

Рисунок 4-65

 

10. Отключите отображение сечения балок и включите отображение нагрузок и ограничений.

11. С отключенными базовыми плоскостями и системами координат модель выглядит, как показано на рисунке 4-66.

 

Рисунок 4-66

Задание 4: Удаление однородной общей нагрузки, приложенной к кривой в 3D модели фермы, оставив нагрузку от силы тяжести.

1. Удалите Набор нагрузок LoadSet1.

2. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-67.

 

Рисунок 4-67

 

Задание 5: Создание базовых точек в качестве имитационных конструктивных элементов.

1. Создайте две базовые точки в качестве имитационных конструктивных элементов, как показано на рисунке 4–68.

 

Рисунок 4-68

 

С отображёнными базовыми точками модель выглядит, как показано на рисунке 4–69.

 

Рисунок 4-69

Задание 6: Применение ограничений.

1. Ограничьте PNT2 так, чтобы она была фиксирована от перемещения и вращения. Напечатайте [left] в качестве названия ограничения и убедитесь, что опция Входит в набор установлена на ConstraintSet1. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-70.

 

Рисунок 4-70

 

2. Ограничьте PNT3.

3. Напечатайте [right] в качестве названия ограничения и убедитесь, что опция Входит в набор установлена на ConstraintSet1. Модель теперь выглядит, как показано на рисунке 4-71.

 

Рисунок 4-71

 

Задачи Анализа

Задание 7: Настройка анализа.

1. Настройте анализ Быстрая проверка для проверки на наличие ошибок. Введите [d3_beam] в качестве названия анализа.

2.  Проверьте обоснованность модели

 Задание 8: Запуск анализа.

1. Нажмите кнопку Настройка параметров выполнения  в диалоговом окне Анализы и проработки для настройки позиций для временных и выходных файлов, формат выходных файлов и распределение RAM.

3. Нажмите кнопку ОК для одобрения настроек и закрытия диалогового окна Настройка параметров выполнения.

4. Нажмите кнопку Начать выполнение  для запуска анализа. Открывается диалоговое окно Вопрос.

 5. Нажмите кнопку Да в диалоговом окне Вопрос. Как только проверка на ошибки будет завершена, появляется диалоговое окно Диагностика. Нажмите кнопку Закрыть.

7. Нажмите кнопку Закрыть для закрытия диалогового окна Статус выполнения.

8. Нажмите кнопку Закрыть в диалоговом окне Анализы и проработки. Анализ Быстрая проверка завершён.

 

Задание 9: Решение модели с использованием опции сходимости мультипроходного адаптивного анализа.

1. Настройте и выполните мультипроходный адаптивный анализ сходимости. Введите [6] в поле Максимум секции Степень полинома  и введите [1] в поле Процент сходимости секции Пределы. Включите опцию Локал. перемещение, Локал. энергия деформации и Глобал. среднеквадрат. Напряжение в секции Сходимость по

 

Задачи по обработке результатов

Задание 10: Отображение результатов

1. Создайте и отобразите цветную диаграмму смещений для модели фермы. Анимируйте диаграмму для проверки, что граничные условия ведут себя как ожидалось.

2. Пролистайте анимацию до последнего кадра, как показано на рисунке 4-72.

 

Рисунок 4-72

 Задание 11: Модифицирование ограничения PNT3.

В этой задаче Вы модифицируете ограничение на точке PNT3, чтобы имитировать просадку фундамента под ферму в этом углу. Это представляет принудительное смещение в направлении Y для ограничения в PNT3.

1. Правьте определение закрепления точки PNT3. Открывается диалоговое окно Закрепление.

Ферме в этом углу будет позволено перемещение на [0.00254] (помните, что единицами длины является метр). Ваше значение может быть другим, в зависимости от системы единиц.

2. Нажмите кнопку  в секции Перемещение. Введите [-0.00245] в поле Y рядом с кнопкой.

3. Нажмите кнопку ОК для закрытия диалогового окна Закрепление.

 

Задание 12: Настройка анализа.

1. Настройте анализ Быстрая проверка для проверки на наличие ошибок.

Задание 13: Запуск анализа.

1. Перезапустите Мультипроходный адаптивный анализ сходимости.

 

Задание 14: Отображение результатов.

1. Создайте и отобразите цветную диаграмму смещений для модели фермы. Анимируйте диаграмму для проверки, что граничные условия ведут себя как ожидалось.

2. Пролистайте анимацию до последнего кадра, как показано на рисунке 4-73.

 

Рисунок 4-73

3. Сохраните модель и закройте окно.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7869. Общие цели и задачи дисциплины психология и педагогика 19.2 KB
  Общие цели и задачи дисциплины психология и педагогика Повышение общей психолого-педагогической культуры, формирование целостного представления о психологических особенностях человека для обеспечения успешности профессиональной деятельности инженеро...
7870. Этапы развития психолого-педагогических наук 19.66 KB
  Этапы развития психолого-педагогических наук План лекции: Древние цивилизации Эпоха средневековья Эпоха возрождения 18-21 век Развитие отечественной психологии и педагогики Древние цивилизации Первоначальные основы образования появились в странах др...
7871. Познавательные психические процессы 36.62 KB
  Познавательные психические процессы План: Понятие опознавательных психических процессов Чувственные формы освоения действительности Рациональные формы освоения действительности Понятие познавательных психических процессов Психологи...
7872. Эмоционально-волевая сфера человека 19.58 KB
  Эмоционально-волевая сфера человека. Чувства и эмоции Виды эмоциональных состояний Воля и волевая регуляция поведения Чувства и эмоции - взаимосвязанные, но различающиеся явления эмоциональной сферы личности. Эмоции - про...
7873. Психология личности. Современные теории личности 29.79 KB
  Психология личности Проблема личности в психологии Современные теории личности Психика и мозг Проблема личности в психологии Психолог Немов выделил соотношение понятий человек (родовое понятие, указывающее на принадлежность к выс...
7874. Психология личности. Темперамент, характер, способности 20.55 KB
  Психология личности Психика и организм Темперамент, характер, способности Роль темперамента в трудовой деятельности Психика и организм Источником информации о психике может служить не только внешность и особенности поведения, но и общая конституция ...
7875. Понятие и виды общения. Барьеры общения 21.2 KB
  Психология общения Понятие и виды общения Барьеры общения Понятие и виды общения Общение - процесс взаимодействия людей, при котором происходит обмен информацией, а так же влияние и воздействие на поведение, активность и деятельность партнеров...
7876. Конфликты и их разрешение. Межличностные отношения в группе и коллективе 42.4 KB
  Конфликты и их разрешение. Межличностные отношения в группе и коллективе Конфликты и их разрешение Конфликт - сложное социальное, психологическое явление под которым понимается столкновение противоположных взглядов, действий, интересов различны...