Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Автоматизация расчетов сооружений гидротехничекого строительства

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

ПРИМЕР РАСЧЕТА ПРОСТРАНСТВЕННОГО КАРКАСА НАСОСНОЙ СТАНЦИИ ВТОРОГО ПОДЪЕМА

Цель работы: Произвести подготовку исходных данных и расчет методом конечных элементов на программном комплексе SCAD++.

Приборы и материалы:

  • - персональные электронно-вычислительные машины (ПЭВМ);
  • - программа SCAD++;
  • - инструкция по эксплуатации программы SCAD++ на ПЭВМ.

Ход работы

Исходные данные для расчета

При формировании исходных параметров модели сооружения (рис. 6.67) нужно учитывать следующие особенности:

  • - конфигурация рамы имеет вертикальную плоскость симметрии, которая проходит по середине поперечника рамы;
  • - все элементы рамы выполнены из железобетона (класс ВЗО);

Рис. 6.67

  • - вертикальные элементы (стойки) имеют одинаковое прямоугольное сечение с соответствующими геометрическими размерами и ориентацией местных координатных осейXI, Yl, Z1;
  • - горизонтальные элементы (ригеля) имеют одинаковое тавровое сечение с соответствующими геометрическими размерами, но разное расположение полки тавра (в нижних ригелях полка тавра расположена снизу, а в верхних ригелях — сверху);
  • - все стойки рамы закрепляются к опорной горизонтальной поверхности сферическими неподвижными шарнирами;
  • - во всех промежуточных узлах элементы рамы жестко соединяются между собой;
  • - внешняя нагрузка рамы задана в виде одной горизонтальной (параллельно оси X) узловой сосредоточенной силы в узле С.

Задание для расчета пространственного каркаса

Для предложенной схемы загруженной рамы с помощью системы SCAD++ необходимо решить следующие задачи:

  • - сформировать ее расчетную пространственную стержневую конечно-элементную модель;
  • - определить НДС модели от заданной нагрузки;
  • - визуализировать на экране монитора компьютера компоненты определенного НДС модели.

Алгоритм решения задания

Запуск вычислительного комплекса SCAD++

Для запуска вычислительного комплекса «дважды щелкните» на пиктограмме SCAD++. На экране появится диалоговое окно SCAD++. Для продолжения процедуры запуска необходимо нажать кнопку ОК, после чего на экране появится окно SCAD++ (значения параметров модели, их размерность, а также команды, пункты меню и т.д., которые необходимо ввести или выбрать, отмечены здесь и далее в тексте жирным шрифтом).

Создание нового проекта

Для создания нового проекта установим курсор на кнопку Создать новый проект инструментальной панели, и нажимаем левую кнопку мыши (ЛКМ). На экране появляется диалоговое окно Новый проект, в котором необходимо задать информацию о данном проекте в позициях Наименование (Пример 2), Организация (КНУСА), Объект (Пространственная рама). Тип расчетной схемы (5 — Система общего вида) выбираем из списка Тип схемы. Назначаем единицы измерения, нажимая кнопку Единицы измерения, которая активизирует соответствующее окно. В списках Линейные размеры, Размеры сечений, Силы устанавливаем соответствующие размерности (м, см, кН) входных параметров модели. Далее нажимаем кнопки ОК в окнах Единицы измерений и Новый проект.

На экран выводится окно Создание нового проекта SCAD++,

в которое заносим имя файла ПГС51052, которое состоит из первых букв названия специальности (ПГС), номера группы (51), порядкового номера студента по списку группы (05) и номера задания (2).

После нажатия кнопки Сохранить данный проект регистрируется в программе и на экран выводится Дерево проекта.

Построение пространственной стержневой модели сооружения

Установим курсор на раздел дерева Расчетная схема и нажимаем ЛКМ. Руководство передается графическому препроцессору, с помощью которого выполняется синтез схемы. Инструментальная панель препроцессора включает разные функции создания геометрии системы, назначения граничных условий, нагрузок и т.п.

Формирование начальной схемы фрагмента рамы

Установим курсор на закладке Схема и нажимаем ЛКМ. В поле инструментальной панели нажимаем на кнопку Генерация прототипа рамы, после чего на экран выводится диалоговое окно Выбор конфигурации рамы, в котором выбираем схему многоэтажной рамы и нажимаем кнопку ОК.

В диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы вводим геометрические параметры начальной схемы (поперечника ABCD пространственной рамы): в левой части окна описываем пролеты (6, 1), в правой — этажи (5, 1) поперечника. Выключаем режим Автоматическая установка связей и нажимаем кнопку ОК.

Пронумеруем узлы и элементы, нажимая кнопки соответственно Номера узлов и Номера элементов на панели Фильтры отображения.

В результате в графическом поле экрана получаем начальную схему рамы (рис. 6.68).

Дальше необходимо (см. рис. 6.67) добавить к этой схеме два дополнительных опорных узла F и К (которые лежат вне плоскости фрагмента ABCD рамы) и разделить пополам стойки АВ и CD узлами G и Н соответственно.

Для задания дополнительных узлов выбираем закладку Узлы и элементы, нажимаем кнопку Узлы и кнопку Ввод узлов. В окне Ввод узлов задаем координаты одного дополнительного узла F (Х = О, У = 9, Z = 0), нажимаем кнопку Добавить; и второго К- (X = 6, Y = 9, Z = 0), нажимаем кнопку Добавить и кнопку Закрыть. Для дробления двух стоек на два элемента на той же закладке Узлы и элементы нажимаем кнопку Элементы и кнопку Разбивка стержня. В окне Разбивка стержня включаем маркер на N равных участков, задаем параметр N = 2 и нажимаем кнопку ОК. Отмечаем курсором на схеме (см. рис. 6.68) стержни 1 и 2 и нажимаем кнопку Подтверждение главной панели инструментов.

Рис. 6.68

В результате в графическом поле экрана получаем начальную схему фрагмента рамы (рис. 6.69), на которой введены дополнительные узлы 5, 6, 7, 8. Эту схему далее сокращенно будем обозначать буквой С. Записываем созданную схему на диск с помощью меню Проект и его подпункта Сохранить проект как. В окне Сохранение проекта SCAD++ задаем имя файла, например, ПГС5105С, где последний символ С напоминает пользователю, что в этом файле сохраняется сформированная схема С фрагмента рамы. Нажимаем кнопку Сохранить.

Рис. 6.69

Формирование дополнительной подсхемы рамы

Переходим в экран управления проектом (закладка Управление, кнопка Выйти в экран управления проектом) и активизируем раздел дерева проекта Расчетная схема.

Руководство передается графическому препроцессору, с помощью которого выполняется построение дополнительной плоской подсхемы DCLK заданной пространственной рамы.

Выбираем закладку Схема и нажимаем кнопку Генерация прототипа рамы. На вопрос в окне SCAD++ ответить нажатием кнопки Да. В окне Выбор конфигурации рамы нажимаем кнопку ОК.

В результате этих действий заходим в окно Задание параметров регулярной рамы, где вводим длины пролетов (3) и их число (3), высоты этажей (2.5) и их число (2). Далее нажимаем кнопку ОК.

В результате в графическом поле экрана получаем подсхему DCLK рамы (рис. 6.70), на которой все узлы и стержни отдельно обозначены соответственно местной нумерацией.

С помощью меню Проект и его подпункта Сохранить проект как... записываем на диск созданную подсхему, которую далее сокращенно будем обозначать символом Я. В окне Сохранение проекта SCAD++ задаем имя файла, например, ПГС5105П (последний символ Я напоминает пользователю, что в этом файле будет сохраняться подсхема Я рамы). Нажимаем кнопку Сохранить.

Рис. 6.70

Сборка промежуточной расчетной схемы рамы

На закладке Управление нажимаем кнопку Открыть существующий проект.

В окне Открытие проекта SCAD++ задаем имя файла, в котором хранится ранее записанная информация о созданной схеме (в данном примере ПГС5105С) и нажимаем кнопку Открыть.

Входим в режим сборки промежуточной расчетной схемы рамы путем перехода на раздел Расчетная схема и нажатием кнопки Режим сборки на закладке Схема. Для подключения подсхемы нажимаем кнопку Загрузка подсхемы инструментальной панели. В окне Открытие проекта SCAD++ задаем имя файла, в котором содержится ранее записанная информация о созданной подсхеме

(в этом примере ПГС5105П) и нажимаем кнопку Открыть. Благодаря этому схема С располагается в основном рабочем окне SCAD++ ...ПГС5105С, а подсхема П располагается в дополнительном окне SCAD ...ПГС5105П.

Пронумеруем узлы и элементы, нажимая соответственно кнопки Номера узлов и № Номера элементов на панели Фильтры отображения. Начинаем процесс сборки со схемы С и подсхемы П промежуточной расчетной схемы. Для этого нажимаем кнопку Выбор способа сборки в окне Сборка схемы (рис. 6.71). Выбираем способ сборки: Стыковка по трем узлам Совпадение трех узлов и нажимаем кнопку ОК. Далее курсором отмечаем узлы: № 2 схемы С и № 1 подсхемы П (они будут отображены красным цветом); № 4 схемы С и № 9 подсхемы П (зеленым цветом); № 6 схемы С и № 4 подсхемы П (желтым цветом). Нажимаем кнопку Подтверждение на инструментальной панели, а в окне Результат — кнопку Подтвердить сборку.

Рис. 6.71

Аналогично присоединяем подсхему с другой стороны схемы. Для этого курсором отмечаем узлы схемы С: № 1 (красным); № 3 (зеленым); № 5 (желтым цветом). Нажимаем кнопку Подтверждение на инструментальной панели, а в окне Результат - кнопку Подтвердить сборку.

216

В результате описанных операций получаем промежуточную схему рамы (рис. 6.72).

Повторным нажатием кнопки Режим сборки отключаем режим сборки.

Рис. 6.72

Формирование полной расчетной схемы пространственной рамы

Для дополнения полученной ранее промежуточной схемы рамы отсутствующими стержневыми элементами на закладке Узлы и элементы нажимаем кнопку Элементы и кнопку Добавление стержней. Отмечаем попарно узлы: 22 и 14; 23 и 15; 24 и 16 и получаем полную схему пространственной рамы.

Перенумерация узлов и элементов

На закладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных и в окне SCAD++ на вопрос: Удалять узлы не принадлежащие элементам? нажимаем кнопку Да.

В результате получаем схему, которая показана на рис. 6.73.

Рис. 6.73

Запись проекта

В разделе Проект главного меню пунктом Сохранить проект как... активизируем окно Сохранение проекта SCAD++ и выполняем запись входных данных на жесткий диск (например, в ранее сформированный файл ПГС51052).

Назначение жесткостей элементам рамы

Формируем 1-й тип жесткости стержней. Для этого на закладке Назначения нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням. В окне Жесткости стержневых элементов выбираем маркер Параметрические сечения и переходим в раздел Параметрические сечения, в котором выбираем материал (Бетон тяжелый ВЗО), сечение (прямоугольное) и его параметры = = 20 см; h = 40 см). Для проверки введенных величин нажимаем кнопку Контроль, а затем — кнопку ОК.

Сформированный 1-й тип жесткости назначаем вертикальным элементам рамы. Для этого нажатием в рабочем поле экрана правой (!) кнопкой мыши активизируем окно Выбор узлов и элементов, в разделе которого Выбор стержней нажимаем кнопки Вертикальные, Инвертировать выбор элементов и кнопку ОК. Вертикальные стержни будут отображены красным цветом.

Процесс заканчиваем нажатием кнопки Подтверждение.

Далее аналогично формируем 2-й тип жесткости стержней. На закладке Назначения нажимаем кнопку Назначение жесткостей стержням. В окне Жесткости стержневых элементов выбираем маркер Параметрические сечения и переходим в раздел Параметрические сечения, в выбираем материал (Бетон тяжелый ВЗО), сечение (тавровое, полкой вниз) и его параметры = 8 см; h = 40 см; bt = 24 см; ht = 12 см). Для проверки введенных величин нажимаем кнопку Контроль, а затем — кнопку ОК. 2-й тип жесткости назначаем всем горизонтальным элементам. Для этого правой (!) кнопкой мыши активизируем окно Выбор узлов и элементов, в разделе которого Выбор стержней, отключаем кнопку Вертикальные, нажимаем кнопки Горизонтальные, Инвертировать выбор элементов и кнопку ОК. Все горизонтальные стержни будут отображены красным цветом.

Процесс заканчиваем нажатием кнопки Подтверждение.

Так как тавровые сечения верхних горизонтальных ригелей отличаются от нижних ригелей только противоположным размещением полки, то формирование 3-го типа жесткости для верхних ригелей выполняется поворотом на 180° вокруг соответствующих продольных местных координатных осей Х верхних ригелей, которым до того был назначен 2-й тип жесткости (вместе с нижними ригелями). Для этого на закладке Назначения кнопкой Задание ориентации местных осей координат элементов активизируем окно Ориентация осей инерции. В его разделе Угол поворота осей F устанавливаем маркер В градусах и вводим значения угла поворота F = 180°. Нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем элементы с номерами 1, 30, 31, 32 и нажимаем кнопку Подтверждение.

Для проверки заданной информации в окне Фильтры отображения нажимаем кнопку Информация об элементе. После этого в окне Информация об элементе вводим номер элемента, например 1, и нажимаем кнопку Поиск. Просмотрев внизу окна информацию об ориентации местных осей относительно общей системы координат данного стержня, нажимаем кнопку Выход.

Наложение связей в опорных узлах рамы

Для наложения опорных связей на закладке Назначения с помощью кнопки Установка связей в узлах вызываем диалоговое окно Связи. В режиме Вид операции — Полная замена в разделе Направления связей нажимаем кнопки X, Y, Z и кнопку ОК. Выбираем курсором на схеме узлы с номерами 1, 17, 18, 5, 2, 9, 10, 6 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели. Вследствие этих операций соответствующие узлы будут присоединены к опорной поверхности неподвижными сферическими шарнирами.

Задание схемы нагружения рамы

На закладке Загружения кнопкой Узловые нагрузки активизируем окно Ввод узловых нагрузок. В его разделе Силы нажимаем кнопку X и вводим значение 5 кН, и нажимаем кнопку ОК. На схеме отмечаем узел 4 и подтверждаем кнопкой Подтверждение инструментальной панели.

Визуальный контроль нагружений выполняем с помощью кнопок панели Фильтры отображения: Узловые нагрузки и Значения нагрузок.

Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Сохранить/Добавить загружение инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение вводим имя загружения Загружение 1, Номер загружения 1 и нажимаем кнопку ОК.

После выполнения всех предыдущих пунктов получаем расчетную модель рамы с номерами узлов и элементов, с опорными связями и с нагрузками.

Запись исходных данных сформированной модели

Активизацией раздела Проект главного меню и пункта Сохранить проект выполняем запись всех параметров сформированной модели на жесткий диск (в нашем случае — в предварительно сформированный файл ПГС51052).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>