2.7 Приложение нагрузок

Нагрузки в виде сосредоточенной силы прикладывается командами экранного меню Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On Nodes. После этого на экране появляется стандартная панель выбора с заголовком Apply F/M on Nodes. При этом на экране требуется указать узел и нажать кнопку OK.

Далее возникает другая панель с тем же названием для задания направления и величины приложенной силы (рис.24). В данной панели в списке Direction of force/mom следует выбрать требуемое направление силы (или момента сил). В строке Force/Moment value указывается значение силы или момента (если направление силы противоположно направлению оси, то указывается отрицательное значение силы). Далее следует нажать кнопку OK (или Apply, если в данном узле нужно приложить силы в других направлениях).

После этого приложенная нагрузка будет изображена в графическом окне в виде стрелки. Остающуюся на экране панель выбора нужно закрыть нажатием кнопки Close.

2.8 Выполнение расчета

Задание запускается на счет командами экранного меню Solution Solve Current LS (Solution - решение, Solve – решать, Current LS - сокращение от Current Load Step, т.е. текущий шаг нагрузки). После этого на экране появляется панель Solve Current Load Step, изображенная на рис.25. Одновременно с этой панелью (за ней) появляется текстовое окно, в котором представлена общая информация о решаемой задаче: размерность задачи (двумерная, трехмерная), тип расчета (статический, динамический, собственные частоты) и т.п. Для просмотра данной информации нужно переместить панель Solve Current Load Step в сторону.

После просмотра информации необходимо в панели Solve Current Load Step нажать кнопку OK. Через некоторое время на экране появляется панель с сообщением: Solution is done! (Решение получено!), которую следует закрыть нажатием кнопки OK. После этого нужно выйти из решателя (Solution), закрыв его меню, и можно переходить в постпроцессор (General PostProc) для просмотра полученных результатов.

2.9 Просмотр результатов

В постпроцессоре можно графически изобразить и просмотреть в специальных текстовых окнах перемещения, деформации и напряжения в элементах конструкции, реакции опор и другие результаты. Команды постпроцессора доступны как из экранного меню, так и из выпадающего меню. В экранном меню эти команды расположены в пункте меню General Postproc.

Пункт экранного меню General PostprocPlot Results и пункт выпадающего меню PlotResults предназначены для вывода результатов в графической форме. Пункт же экранного меню General PostprocList Results и пункт выпадающего меню ListResults предоставляют возможность для вывода результатов в текстовом виде.

Просмотр перемещений (деформированного состояния) конструкции из экранного меню выполняется командой General PostprocPlot ResultsDeformed Shape и из выпадающего меню командой PlotResultsDeformed Shape. После этого на экране появляется панель Plot Deformed Shape (рис.26). В этой панели имеются три переключателя:

 Def shape only (только деформированное состояние) позволяет изобразить вид деформированной расчетной модели;

 Def +undeformed (деформированное + недеформированное) позволяет изобразить вид деформированной расчетной модели, наложенной на вид исходной;

 Def +undef edge (деформированное + недеформированные края) позволяет изобразить вид деформированной расчетной модели, наложенной на схематично изображенную исходную (только ребра, без сетки КЭ);

После выбора переключателя следует нажать кнопку OK. В данном случае изображаем одновременно и деформированное, и недеформированное положение конструкции, т.е. второй перключатель.

Перемещения стержневой конструкции показаны на рис.27. Необходимо отметить, что изображенное на этом рисунке состояние конструкции не соответствует физическому смыслу - имеется излом горизонтальной балки в точке приложения силы. Это происходит из-за того, что при графическом изображении перемещений они представляются линейной зависимостью, хотя по расчетам внутри конечных элементов типа BEAM 3 они изменяются по кривой 3-го порядка.

Помимо перемещений в стержневых системах необходимо представить распределение внутренних усилий: продольных и поперечных сил, крутящих и изгибающих моментов. Поскольку данная задача плоская, то в конструкции не возникает крутящих моментов, а изгибающие моменты возникают только в одной плоскости.

Результаты расчета, относящиеся к элементам, могут быть представлены в виде таблицы. Для создания такой таблицы следует использовать команду General Postproc Element Table Define Table. После ее вызова на экране появляется панель Element Table Data, показанная на рис.28. В данной панели отображается список данных, входящих в таблицу данных элемента. Сначала этот список пуст, чему соответствует надпись NONE DEFINED (данные не определены). Для добавления данных в список следует нажать кнопку Add.

П осле этого на экране возникает панель Define Additional Element Table Items (рис.33), предназначенная для непосредственного определения данных элементов. В поле ввода User label for item нужно записать имя, присваиваемое определяемой величине. В данном случае для продольной силы в начальном узле элемента задано имя FX1.

В левом списке следует выбрать последний пункт - By sequence num (т.е. по номеру в группе данных). В правом списке необходимо выбрать нужную группу данных (в данном случае – SMISC). При этом название этой группы данных окажется в поле ввода под правым списком. К нему, через запятую, следует дописать номер интересующей величины внутри группы данных (в данном примере – 1). После этого следует нажать в данной панели кнопку Apply, поскольку нужно указать и другие внутренние усилия в стержнях.

Для добавления в таблицу продольной силы в конечном узле элемента нужно в поле ввода User label for item записать FX2. В обоих списках следует выбрать те же пункты, что и в первом случае, а в самом правом нижнем поле ввода вместо номера 1 записать 7. После этого вновь нажать кнопку Apply.

Далее аналогичным образом задаются поперечные силы и изгибающие моменты в начальном и конечном узлах. Для них будем использовать имена FY1, FY2, MZ1 и MZ2. Им соответствуют номера 2, 8, 6 и 12. После указания последней из этих величин следует вместо кнопки Apply нажать кнопку OK.

Выбор нужной группы данных следует производить согласно таблицам вывода данных для каждого типа конечных элементов, приведенным в справочной системе программы ANSYS. В данном примере использовалась справочная информация для элемента BEAM 3.

Наибольший интерес представляет эпюра изгибающего момента, поскольку именно изгибающий момент в набольшей степени определяет возникающие в конструкции напряжения. Эта эпюра показана на рис.30.

По указанным рядом с эпюрой численным значениям можно определить максимальное и минимальное значение изгибающего момента. Но более точные данные о величине изгибающего момента на каждом стержне можно получить при представлении результатов в текстовом виде.

Данные действия выполняются командой General Postproc List ResultsElem Table Data. На экране возникает панель List Element Table Data, изображенная на рис.31. В списке данной панели следует отметить нажатием левой кнопки мыши все определенные ранее внутренние усилия - FX1, FX2, FY1, FY2, MZ1, MZ2. Далее нужно нажать кнопку OK.

В результате на экране появится текстовое окно с таблицей результатов. Его содержимое можно сохранить в виде текстового файла с помощью меню этого окна. Ниже показан фрагмент таблицы результатов:

ELEM FX1 FX2 FY1 FY2 MZ1 MZ2

1 -2266.8 -2266.8 2243.6 2243.6 1956.7 -2530.5

2 -2243.6 -2243.6 -2266.8 -2266.8 -2530.5 4270.1

3 -2243.6 -2243.6 7733.2 7733.2 4270.1 -3463.1

4 -7733.2 -7733.2 -2243.6 -2243.6 -3463.1 1024.1

MINIMUM VALUES

ELEM 4 4 2 2 4 3

VALUE -7733.2 -7733.2 -2266.8 -2266.8 -3463.1 -3463.1

MAXIMUM VALUES

ELEM 3 3 3 3 3 2

VALUE -2243.6 -2243.6 7733.2 7733.2 4270.1 4270.1

Следует отметить, что вслед за собственно таблицей результатов по всем элементам приведены также максимальные и минимальные значения всех внутренних усилий и указаны элементы, в которых эти значения имеют место.

Просмотр реакций опор в отдельном окне можно произвести из экранного меню командой General Postproc List Results Reaction Solu или из выпадающего (верхнего) меню командой List Results Reaction Solution. После этого на экране возникает панель List Reaction Solution, изображенная на рис.32. В этой панели можно указать оси, для которых приводятся реакции в виде сил и моментов в опорах. Далее на экране возникает текстовое окно, в котором приведены значения реакций. Вычисленные значения реакций опор приведены ниже:

N ODE FX FY MZ

1 2243.6 2266.8 -1956.7

5 -2243.6 7733.2 1024.1

TOTAL VALUES

VALUE -0.245E-10 10000. -932.62

После списка реакций опор по узлам выводятся суммарные значения реакций (Total values) . Как и при текстовом выводе внутренних усилий в элементах, информацию о реакциях опор можно сохранить в виде текстового файла с помощью меню окна, в котором эта информация выводится.

Т екстовый вывод узловых перемещений осуществляется из экранного меню командой General Postproc List Results Nodal Solution или из выпадающего (верхнего) меню командой List Results Nodal Solution. При этом на экране появляется панель List Nodal Solution, изображенная на рис.33. В левом списке данной панели следует выбрать пункт DOF Solution, а в правом – All DOFs (т.е. все степени свободы). После нажатия в этой панели кнопки OK возникает текстовое окно, в котором приведены перемещения всех узлов. После списка узлов указаны максимальные перемещения по каждой из осей координат.

24