книги / САПР изделий из композиционных материалов. Моделирование процессов деформирования и разрушения в среде ANSYS

Рис. П2.1. Расчетная схема

Последовательность действий через ГПИ:

– описать скалярные переменные, описывающие геометрию конст-

Beam → 3D elastic 4;

– задать геометрические характеристики сечения (двутавр 20а): площадь поперечного сечения (AREA = pi*dr**2/4), момент инерции (IZZ = jpol/2) и полярный момент инерции (IXX = jpol) балок в форме вещест-

181

Рис. П2.2. Диалоговое окно описания вещественных констант

182

– задать условия закрепления: заделка в узлах 1 и 5 (ограничение по перемещениям и углу поворота); меню:

Main Menu Preprocessor (Solution) (Define) Loads Apply Displacements On Nodes выбрать узлы 1 и 5 All DOF OK;

–задать условия нагружения крутящие моменты в узлах 2 и 4; меню:

Main Menu Preprocessor (Solution) (Define) Loads Apply Force/Moment On Nodes выбрать узлы 2 и 4 OK в диалоговом окне в поле Lab выбрать MX, в поле VALUE внести значение: 8e4 OK;

–запустить решатель; меню:

Main Menu Solution Solve Current LS;

– просмотреть опорные реакции; варианты меню:

Main Menu General Postproc List Results Reaction Solu MX; Utility Menu List Results Reaction Solution MX;

– просмотреть угол закручивания; меню:

Main Menu General Postproc List Results Nodal Solution DOF solution Rotation ROTX;

Utility Menu List Results Nodal Solution DOF solution

Rotation ROTX. Соответствующий данному диалоговому способу командный метод приведен в листинге П2.1.

183

r,1,pi*dr**2/4,jpol/2 ! REAL CONST :

!площадь поперечного сечения AREA=pi*dr**2/4 ,

!момент инерции IZZ=jpol/2

184

Приложение 3

Расчет ферм [16]

В качестве примера расчета фермы рассмотрим задачу ¹ 4.67 из задачника [17]. В данной задаче требуется определить опорные реакции и усилия в стержнях фермы, показанной на рис. П3.1 вместе с действующими в узлах силами.

Отнесем ферму к декартовой системe координат 0XY, и по рисунку, приведенному в задачнике, рассчитаем координаты ее узлов. На рис. П3.1 узлы фермы обозначены метками n1,…,n5. Эти узлы имеют следующие координаты (в метрах): n1 − (0; 0), n2 − (2; 0), n3 − (4; 0), n4 − (2.5;3/2), n5 − (1;3).

Как известно, ферма есть конструкция, состоящая из стержней, соединенных между собой шарнирами (узлами фермы). Поскольку силы, действующие на ферму, прилагаются в шарнирах, то все стержни фермы испытывают только осевые усилия растяжения-сжатия. Следовательно, подходящими КЭ для стержней ферм являются стержневые элементы LINK1 в случае плоских ферм и LINK8 в случае пространственных ферм. Узлы конечно-элементной модели будут тогда совпадать с узлами фермы, а каждый стержень будет отдельным КЭ.

Рис. П3.1. Расчетная схема конструкции

Приведенная на рис. П3.1 ферма с количеством стержней å = 7 и количеством узлов n = 5 является статически определимой, так как для нее выполняется условие статической определимости плоских ферм: å = 2n−3. Данную задачу можно решать методами теоретической механи-

186

ки, и тогда не существенны никакие определяющие параметры стержней, кроме их длин. Однако для КЭ LINK1 (или LINK8) требуется задать, по крайней мере, одно материальное свойство (модуль Юнга ЕХ) и одну вещественную константу КЭ (площадь поперечного сечения АRЕА). Примем произвольно, что для всех стержней фермы ЕХ = 2·1011 (Í/ì2) è AREA = 1·10−4 (ì2). Отметим, что в рассматриваемой статически определимой задаче значения этих параметров не будут влиять на итоговые искомые величины, подлежащие определению.

Последовательность действий через ГПИ:

– описать скалярные переменные F_R (имя файла для вывода резуль-

− задать тип КЭ; меню:

Main Menu → Preprocessor → Element Type → Add/Edit/Delete → Add → Link → 2D spar 1;

– задать площадь поперечного сечения стержней в форме вещест-

не описаны): номер типа элемента − ТУРЕ=1 (LINK1); номер вещественной константы − REAL=1 (AREA); номер набора материальных свойств − ÌÀÒ=1 (ÅÕ);

187

– задать условия закрепления: подвижная шарнирная опора в узле 1 (ограничение по перемещениям по оси Y) и неподвижный шарнир в уз-

–для записи результатов в файл или окно вывода используйте меню:

Utility Menu File Switch Output to File;

Utility Menu → File → Switch Output to → Output Window;

–просмотреть опорные реакции; варианты меню:

Main MenuGeneral PostprocList ResultsReaction SoluAll items; Utility Menu → List → Results → Reaction Solution → All items;

– просмотреть усилия в стержнях; варианты меню:

Main Menu General Postproc List Results Element Solution LineElem results;

Utility Menu → List → Results → Element Solution → LineElem results. Соответствующий данному диалоговому способу командный метод

(листинг П3.1):

188

Листинг П3.1. Текст программы расчета фермы

Перечень команд удобно записать в файл текстового вида построчно (рекомендуется файл с расширением *.txt) и считать его с помощью меню:

Utility Menu File Read Input from...

Сравнение полученных результатов с ответами к задаче ¹ 4.67 [10] (см. табл. П3.1 и П3.2) позволяет оценить правильность работы программы и точность расчетов ферм с помощью ANSYS.

189