Расчет на прочность консольной балки

Геометрическая модель, описываемая в данной главе, не требует предварительных работ, проводимых средствами CAD, поскольку включает в себя одну линию и три точки. Эти объекты создаются средствами ANSYS.

Расчетная модель включает в себя специальные балочные конечные элементы и создается на основе заранее сделанной линии, строящейся по двум точкам, и дополнительной (ориентационной) точки.

Последовательность действий сводится к следующему:

1.Определение типа элемента, характеристик элемента, вида поперечного сечения (это отдельная операция) и материала.

2.Создание геометрической модели средствами ANSYS.

3.Создание расчетной модели.

4.Приложение нагрузок и закреплений.

5.Выполнение расчета.

6.Просмотр результатов.

7.Изменение сетки КЭ и повторный расчет (при необходимости).

Определение типа элемента, характеристик элемента, вида поперечного сечения и материала

Тип элемента задается практически так же, как и в предыдущей главе. Различие заключается в выборе типа элемента. В данном случае в панели Library of Element Types... следует выбрать элемент 188 в списке балочных (Beam) элементов, как это показано на рис. 5.1. После выбора типа элемента следует нажать на кнопку ОК.

Та же команда доступна из командной строки в следующем виде: ЕТ,1,ВЕАМ188.

Далее следует задать характеристики поперечного сечения балочного элемента аналогично тому, как это описано в предыдущей главе.

№ f •- •*Р>1у Cancel

*f--т—1 -—я—

Рис. 5.1. Панель Library of Element Types с выделенным элементом балки

Рис. 5.2. Панель Real Constant

Указанные характеристики задаются в окне, показанном на рис. 5.2. Число характеристик, задаваемых в данном окне, явно не соответствует по количеству числу характеристик сечения, к которому привыкли пользователи, ранее изучавшие курс «Сопротивление материалов». Действительно, вместо таких характеристик плоского сечения балки, как площадь поперечного сечения, двух статических моментов, двух моментов инерции сечения и полярного момента инерции (всего шесть характеристик) в панели Real Constant имеются окна только на три характеристики. При этом задаются две сдвиговые жесткости сечения и добавочная масса. Но удивляться не следует: все необходимые характеристики плоского сечения будут указаны позже, при задании поперечного сечения элемента.

В данном случае достаточно определить только добавочную массу сечения. Эта характеристика позволяет учесть вес груза, присоединенного к балке и не участвующего в создании дополнительной жесткости (вроде налипшего льда, снега, пыли и т.п.). Если добавочной массы нет, окна следует оставить пустыми и нажать кнопку ОК.

Из командной строки характеристики сечения задаются в следующем виде: R,l,„„.

Свойства материала задаются аналогично описанному в главе 4.

Следующим очень важным шагом является задание вида сечения балки. Оно производится из экранного меню командами Preprocessor —> Sections —> Beam-Common Sectns...

В результате на экране возникает панель Beam Tool, рис 53 Панель Beam показанная на рис. 5.3. В этой панели указываютсят00(

тип поперечного сечения балки (прямоугольник, круг, швеллер, двутавр и т.п.), размеры сечения, ориентация сечения и количество точек интегрирования.

Таким образом, при использовании элемента Beam 188 проводить расчет инерционных характеристик элемента не требуется. Читатели, изучавшие дисциплину «Сопротивление материалов» на втором курсе высшего учебного заведения, могут оценить этот отрадный факт. Более того, в выходном окне после указания пользователем сечения и его размеров, появляются характеристики сечения в следующем виде:

Из командной строки то же самое задается командами: SECTYPE, 1,BEAM,RECT, SECOFFSET.CENT SECDATA,. 1,-1,0,0,0,0,0,0,0,0

На этом все действия по заданию характеристик КЭ можно считать законченными.

Создание геометрической модели средствами ANSYS

В данном случае требуется создать три точки и одну линию. Геометрическая точка (объект Keypoint) создается командами экранного меню Preprocessor -» Create -» Keypoints-In Active CS...

Точка создается по трем своим координатам при помощи панели Create Keypoints in Active Coordinate System, показанной на рис. 5.4. В этой панели в строке NPT Keypoint number указывается номер создаваемой точки. В принципе, номер указывать не обязательно, система сама присвоит номер точке из числа не занятых.

В трех строках X, Y,Z Location in active CS указываются координаты точки. В данном случае создаются точки с координатами (0,0,0), (1,0,0) и (0,.1,0).

Из командной строки координаты всех трех точек указываются командами: