Главная / Автоматизация проектирования / Пример 4 статический анализ напряженно-деформированного состояния ферменной конструкции

Пример 4 статический анализ напряженно-деформированного состояния ферменной конструкции

В данном примере необходимо создать конечноэлементную модель ферменной конструкции при помощи ROD элементов MSC/NASTRAN и провести линейный статический анализ напряженно-деформированного состояния конструкции.

На рисунке дано конечноэлементное представление конструкции. Узловые координаты заданы в глобальной (основной) системе координат MSC/NASTRAN. Конструкция состоит из ферменных сегментов, соединенных шарнирно, таким образом, что каждый сегмент воспринимает либо сжимающие, либо растягивающие усилия. В узле 1 – шарнир, в узле 4 – простое опирание. В узлах 5,6,7 приложены силы.

Для успешного формирования модели, ее расчета и обработки полученных результатов следуйте приведенному ниже описанию. Вводимые величины, команды и выбираемые позиции меню выделены в тексте жирным шрифтом.

Выполнение работы

Запустите систему MSC/NASTRAN For Windows. На экране появится диалоговое окно Open Model File (открыть файл); выберите команду New Model (новая модель).

prim3_1.tifЗадание свойств материала

Выберите последовательность команд Model (модель) Material (материал), после чего активизируется диалоговое окно “Define Isotropic Material” (задание изотропного материала), в котором можно задать необходимый набор физико-механических свойств требуемого материала. Обратите внимание, что по умолчанию предлагается определение свойств для изотропного материала.

Введите:

Title Stainless Steel_SI

Youngs Modulus 2.1e11

PoissonS Ratio 0.3

Mass Density 7700

Нажмите OK Для подтверждения выбора материала, а затем Cancel, для выхода из меню.

Описание свойств конечных элементов

Следующий шаг — описание свойств конечных элементов, которые будут использованы в модели. Выполнив команды Model (модель) Property (свойства), войдите в диалоговое окно “Define Property”, введите:

Title Rod

затем нажмите Elem/Property Type и выберите:

Rod (задание свойств стержневых элементов) OK.

Выберите материал, нажав на стрелку с правой стороны поля Material, и выбрав из появившегося списка 1..Stainless Steel_SI. Введите площадь поперечного сечения:

Area, A 0.01

Нажмите OK, а затем Cancel

Создание узлов

В меню Model выберите команду Node… В появившемся окне последовательно введите координаты всех узлов.

Введите:

X 0

Y 0

Z 0

Нажмите OK.

В следующих окнах введите:

2

3

4

5

6

7

X 192

X 384

X 576

X 96

X 288

X 480

Y 0

Y 0

Y 0

Y 144

Y 144

Y 144

Z 0

Z 0

Z 0

Z 0

Z 0

Z 0

Нажмите Cancel.

Изменить масштаб изображения и поместить его в центр окна можно, выполнив последовательность команд View (вид) Autoscale (автомасштабирование) или нажав комбинацию клавиш Ctrl‑A.

Создание элементов

В меню Model Выберите Element… В появившемся окне выберите тип элементов – Rod (кнопка Type…) и последовательно введите номера узлов. Не забудьте ввести имя свойств:

Property 1..Rod

Затем нажмите OK.

Аналогичным образом, выбирая мышкой нужные узлы, создайте остальные элементы фермы. Для выхода из меню нажмите YES

Задание граничных условий

Теперь необходимо задать граничные условия, моделирующие закрепление фермы. С этой целью войдите в меню Model (модель) Constraint (граничные условия) Set (вариант).

В появившемся окне в поле Title (заголовок) задайте произвольный заголовок для данного варианта граничных условий (например, “Constraint_1”) и нажмите ОК. Затем войдите в меню Model (модель) Constraint (граничные условия) Nodal (в узлах). На экране появится окно с запросом номеров узлов, для которых будут задаваться граничные условия:

Введите в поле ID номер узла 1, затем нажмите ОК. В результате появится диалоговое окно, озаглавленное “Create Nodal Constraints/DOF” (задание узловых граничных условий по степеням свободы):

nodalconstraint.tif

Зафиксируйте перемещения TX и TY, нажмите ОК. Введите в поле ID номер узла 4, затем нажмите ОК. Зафиксируйте перемещения TY, нажмите ОК.

Для выхода из меню нажмите Cancel.

Создание нагрузки

Для определения величины нагружения войдите в меню Model (модель) Load Set (вариант нагружения). Введите заголовок (например, “Load_1”) в поле Title и нажмите ОК. Затем выполните последовательность команд Model/Load/Nodal

Выберите все верхние узлы (5,6,7), затем нажмите ОК.

force.tif

В окне:

Выберите Force и введите:

FX1300

FY1500

Нажмите OK, а затем Cancel

Выполнение расчета

В настоящий момент рассматриваемая задача готова к проведению конечноэлементного анализа. При помощи последовательности команд File (файл) Analyze (анализ) войдите в меню управления процессом анализа (“Analysis Control”):

Нажмите OK. Нажмите YES на вопрос о сохранении модели. Введите имя файла Prim_4 Save. Запустится процесс выполнения конечноэлементного расчета. Время выполнения зависит от быстродействия компьютера.

Обработка результатов расчета

После завершения процесса расчета можно проводить обработку полученных результатов. В появившемся окне “Message Review вы можете нажать Show Details, для просмотра информации о расчете, или нажмите Continue для продолжения.

Построение изображения деформированного состояния

Войдите в меню View (вид) Select (выбор), пометьте строку Deform (деформированное состояние) в разделе “Deformed Style” (стиль изображения деформированного состояния). Войдите в меню Deformed and Contour Data и откройте при помощи соответствующей стрелки список “Deformation” (деформации) раздела “Output Vectors” (векторы для обработки). В этом списке выберите строку Total Translation, что соответствует суммарным векторам перемещений, и дважды нажмите ОК. На экране появится изображение деформированного состояния.

Оставить комментарий