Предварительно напряженная вантовая ферма Пример
В этом примере приведен расчет вантовой конструкции, работающей под нагрузкой как геометрически нелинейная. Цели примера следующие:
· показать технику задания жесткостных характеристик гибких нитей;
· показать технику моделирования загружений геометрически нелинейной конструкции.
Рассчитывается вантовая предварительно напряженная ферма. Верхний и нижний пояса фермы выполнены из гибких стальных нитей d = 19мм (рис. 1.12). Жесткие стойки фермы выполнены из швеллера 10П. Натяжение фермы создается форкопфом. Его натяжной болт имеет диаметр d1
= 19 мм.
Нагрузки:
· загружение 1 – собственный вес;
· загружение 2 - натяжение форкопфом;
· загружение 3 – сосредоточенные вертикальные силы в верхних узлах фермы
P1= 4т, P2= 2т.
 |
 |
|||
 |
Рис. 1.12. Вантовая ферма
| Этапы и операции | Команда и ее инстру-мент | Ваши действия | Рекомендации и комментарии | ||||
| 7.1.Создание новой задачи |  п.1.1 (1.18) | В диалоговом окне «Признак схемы» задайте имя задачи: «Пример7» и признак схемы: «2». | |||||
| 7.2.Задание геометрии | |||||||
| 7.2.1.Генерация рамы |  п.1.70 | В диалоговом окне «Создание плоских фрагментов и сетей» активизируйте закладку «Генерация рамы», затем задайте шаг КЭ и количество шагов вдоль горизонтальной и вертикальной осей.
Шаг вдоль первой оси: L(м) – 3.00 6.00 3.00 N – 1 1 1. Шаг вдоль второй оси: L(м) – 1.00 N – 2. После этого щелкните по кнопке Применить. | |||||
| 7.2.2.Вывод на экран номеров узлов |    п.1.137, 1.137.2, 1.137.2.1 | В диалоговом окне «Показать» активизируйте закладку «Узлы». После этого выберите команду Номера узлов и щелкните по кнопке Применить. | |||||
| 7.2.3.Выделение узлов № 1, 4, 6, 7, 9, 12 |   п.1.63, 1.63.1 | В диалоговом окне «ПолиФильтр» активизируйте закладку «Фильтр для узлов». После этого активизируйте строку «По номерам узлов» и в активизировавшемся поле введите через пробелы номера узлов и щелкните по кнопке Применить. | |||||
| 7.2.4.Удаление выделенных узлов |  п.1.77 | С помощью этой операции удаляются излишние узлы и примыкающие к ним элементы. | |||||
| 7.2.5.Добавление стержневых элементов |   п.1.86, 1.86.1 | В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Добавить стержень» и поочередно добавьте стержни между узлами 2 – 5, 5 – 10,
2 – 10, 2 – 3, 3 – 11, 3 – 8, 8 – 11. | |||||
| 7.2.6.Выделение вертикальных элементов |  п.1.52 | Выделите вертикальные элементы. | |||||
| 7.2.7.Задание шарниров выделенным элементам |  п.1.104 | В диалоговом окне «Шарниры» укажите направления, по которым разрешены перемещения узлов:
-1-й узел – UY, 2-й узел – UY и щелкните по кнопке Применить. | |||||
| 7.2.8.Выделение узла № 8 |  п.1.48 | ||||||
| 7.2.9.Копирование выделенного узла |   п.1.80, 1.80.1 | В диалоговом окне «Копирование объектов» активизируйте закладку «Копирование по параметрам» и введите следующие параметры:
dx = 0.1 м, N = 1. | |||||
| 7.2.10.Добавление стержневого элемента между узлами № 8 и 13 | п.1.86, 1.86.1 | В диалоговом окне «Добавить элемент» активизируйте закладку «Добавить стержень» и добавьте стержень между узлами 8 – 13. | Этот элемент будет моделировать форкопф. | ||||
| 7.3.Упаковка схемы |  п.1.78 | В диалоговом окне «Упаковка схемы» щелкните по кнопке Упаковать. | |||||
| 7.4.Задание граничных условий | |||||||
| 7.4.1. | Выделите узлы № 3 и 7. | ||||||
| 7.4.2.Назначение граничных условий в выделенных узлах |  п.1.102 | В диалоговом окне «Связи в узлах» активизируйте закладку «Назначить связи» и отметьте направления, по которым запрещены перемещения узлов (X, Z) и щелкните по кнопке Применить. | |||||
| 7.4.3. | Выделите узел № 4. | ||||||
| 7.4.5.Назначение граничных условий в выделенном узле | В диалоговом окне «Связи в узлах» отметьте направления, по которым запрещены перемещение узла (Z). | ||||||
| 7.5.Смена типа конечных элементов | |||||||
| 7.5.1.Выделение горизонтального элемента длиной 0.1 м |  п.1.53 | ||||||
| 7.5.2.Смена типа конечного элемента |  п.1.91 | В диалоговом окне «Смена типа конечных элементов» выделите в списке типов конечных элементов строку «Тип 308…». | |||||
| 7.5.3.Выделение горизонтальных элементов верхнего и нижнего поясов, а также наклонных элементов |  п.1.51 | ||||||
| 7.5.4.Смена типа конечных элементов | В диалоговом окне «Смена типа конечных элементов» выделите в списке типов конечных элементов строку «Тип 310…». | ||||||
| 7.6.Задание жесткостных параметров элементов фермы | |||||||
| 7.6.1.Формирование типов жесткости |  п.1.107 | В диалоговом окне «Жесткости элементов» сформируйте список типов жесткости. | |||||
| 7.6.1.1.Выбор типа сечения «Круг» | Щелкните по кнопке Добавить
и, выбрав закладку «База типовых сечений» (с изображением двутавра), активизируйте сечение «Круг». | ||||||
| 7.6.1.2.Задание параметров сечения «Круг» | В диалоговом окне «Стальное сечение» задайте параметры сечения:
-Сортамент – Сталь горячекатанная круглая; -Профиль – 19. | ||||||
| 7.6.1.3.Выбор типа сечения «Швеллер» | В диалоговом окне «Жесткости элементов» выберите сечение «Швеллер». | ||||||
| 7.6.1.4.Задание параметров сечения «Швеллер» | В диалоговом окне «Стальное сечение» задайте параметры сечения:
-Сортамент – Швеллер с параллельными гранями полок; -Профиль – 10П. | ||||||
| 7.6.1.5.Выбор типа сечения «КЭ 310 (нить)» | В диалоговом окне «Жесткости элементов» выберите закладку численного описания жесткости и активизируйте сечение «КЭ 310 (нить)». | ||||||
| 7.6.1.6.Задание параметров сечения «КЭ 310 (нить)» | В диалоговом окне «Численное описание КЭ 310 (нить)» с помощью радио-кнопки выберите способ задания сечения – Круглое и после этого задайте параметры сечения:
-E = 2.1е7 т/м2; -D = 1.9 см; -d = 0 см; -Ro = 7.85 т/м2. | ||||||
| 7.6.2.Назначение жесткостей элементам рамы | |||||||
| 7.6.2.1.Назначение текущего типа жесткости «1.Круг 19» | В диалоговом окне «Жесткости элементов» выделите нужную жесткость в окне списка и щелкните по кнопке Установить как текущий тип. | Установить тип жесткости текущим можно также двойным щелчком левой клавишей мыши по соответствующей жесткости. | |||||
| 7.6.2.2. | Выделите элемент форкопфа. | ||||||
| 7.6.2.3.Назначение выделенному элементу текущего типа жесткости | В диалоговом окне «Жесткости элементов» щелкните по кнопке Назначить. | ||||||
| 7.6.2.4.Назначение текущего типа жесткости «2.Швеллер 10П» | |||||||
| 7.6.2.5. | Выделите вертикальные элементы. | ||||||
| 7.6.2.6. | Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости. | ||||||
| 7.6.2.7. | Назначьте текущим тип жесткости «3.КЭ 310 (нить)». | ||||||
| 7.6.2.8. | Выделите наклонные, а также горизонтальные элементы верхнего и нижнего поясов. | ||||||
| 7.6.2.9. | Назначьте выделенным элементам текущий тип жесткости. | ||||||
| 7.7.Задание нагрузок | |||||||
| 7.7.1.Задание нагрузки на элементы от собственного веса | п.1.113 | Выполните команды Нагрузки ? Добавить собственный вес. | Элементы автоматически загружаются нагрузкой собственного веса. | ||||
| 7.7.2. | Выделите элемент форкопфа. | ||||||
| 7.7.3.Удаление нагрузки с выделенного элемента |  п.1.117 | Собственный вес форкопфам не задается. | |||||
| 7.7.4.Смена номера текущего загружения |  п.1.111 | В диалоговом окне «Активное загружение» задайте номер загружения 2. | |||||
| 7.7.5. | Выделите элемент форкопфа. | ||||||
| 7.7.6.Задание нагрузки растяжения |  п.1.115 | В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки на стержни». Щелчком по кнопке нагрузки на спецэлемент вызовите диалоговое окно «Параметры местной нагрузки». В этом окне введите интенсивность P = 60 т и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить. | |||||
| 7.7.7.Смена номера текущего загружения | п.1.111 | В диалоговом окне «Активное загружение» задайте номер загружения 3. | |||||
| 7.7.8. | Выделите узел № 5. | ||||||
| 7.7.9.Задание нагрузки P1 | В диалоговом окне «Задание нагрузок» активизируйте закладку «Нагрузки в узлах». Затем радио-кнопками укажите систему координат «Глобальная», направление – вдоль оси «Z». Щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно «Параметры нагрузки». В этом окне введите значение P = 4 тс и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить. | ||||||
| 7.7.10. | Выделите узел № 6. | ||||||
| 7.7.11.Задание нагрузки P2 | В диалоговом окне «Задание нагрузок» щелчком по кнопке сосредоточенной силы вызовите диалоговое окно «Параметры нагрузки». В этом окне введите значение P = 2 тс и подтвердите ввод. После этого в диалоговом окне «Задание нагрузок» щелкните по кнопке Применить. |
| Этапы и операции | Команда и ее инстру-мент | Ваши действия | Рекомендации и комментарии |
| 7.8.Моделирование нелинейных загружений | |||
| 7.8.1.Моделирова-ние первого загружения |
 |
В диалоговом окне « Моделирование нелинейных загружений конструкции» задайте следующие параметры: -№ загружения – 1; -Метод расчета – Автоматический выбор шага (2); -Печать – Перемещения и усилия после каждого шага. Подтвердите ввод данных. | |
| 7.8.2.Моделирова-ние второго загружения | В этом же окне задайте параметры загружения 2: -№ загружения – 2; -активизируйте строку «Учет предистории»; -Метод расчета – Автоматический выбор шага (2); -Печать – Перемещения и усилия после каждого шага. Подтвердите ввод данных. | ||
| 7.8.3.Моделирова-ние третьего загружения | В этом же окне задайте параметры загружения 3: -№ загружения – 3; -активизируйте строку «Учет предыстории»; -Метод расчета – Автоматический выбор шага (2); -Печать – Перемещения и усилия после каждого шага. После этого щелкните по кнопкам Подтвердить и Закрыть. | ||
| Запуск задачи на расчет и переход в режим визуализации результатов расчета, а также вывод на экран деформированной схемы и эпюр усилий осуществляется аналогично примеру 1. | |||
| 7.9.Вывод на экран перемещений узлов фермы |
  |
||
| 7.10.Вывод на экран информации об узле |
 |
Укажите курсором на любой интересующий вас узел. | Появляется диалоговое окно с информацией об этом узле. |
