8.4. Давление на объемные элементы модели
В более ранних версиях АРМ Structure3D давление, приложенное к группе объемных элементов модели, заменялось сосредоточенными силами в узлах элементов. В последних версиях добавлена возможность задания нормального давления, действующего на поверхность объемных элементов.
Безусловно, гораздо проще работать по следующей схеме: вначале с помощью инструментов препроцессора АРМ Studio (см. п. 7.3) задать давление, действующее на объемные элементы твердотельной модели, затем провести разбиение этой модели на конечные элементы и передать ее в модуль прочностного анализа АРМ Structure3D. Но если модель изначально создавалась в редакторе АРМ Structure3D, то задавать нагрузки придется именно в этом модуле.
Рассмотрим моделирование действующего на объемные элементы давления на конкретном примере.
Пусть требуется приложить давление к внутренней цилиндрической поверхности конической втулки (см. рис. 6.20), Вначале нужно выделить те объемные элементы, на грани которых действует давление, а также узлы этих объемных элементов на поверхности, находящейся под давлением (рис. 8.20). Эту операцию удобно выполнять в режиме выделения группы объектов рамкой, комбинируя охватывающую рамку с секущей.
Затем переходим в режим задания давления на объемный элемент (меню «Нагрузки»/«Давление на Объемный элемент») и щелкаем левой кнопкой мыши
Рис. 8.20. Выделенные объемные элементы и их узлы па грани, находящейся под давлением
на одном из выделенных элементов, после чего открывается диалоговое окно «Нормальная распределенная нагрузка» (рис. 8.21).
В полях ввода этого диалогового окна необходимо задать загружение, в которое будет помещена нагрузка, и значение этой нагрузки в Н/мм с учетом знака. Правило выбора знака следующее: если нагрузка совпадает с направлением нормали к грани, то знак положительный, если противоположна, то от-
Рис. 8.21. Диалоговое окно «Нормальная распределенная нагрузка»
рицательный. В нашем случае нормаль к внутренней поверхности втулки направлена внутрь, поэтому, если требуется приложить избыточное давление, то его следует задавать со знаком минус. Пусть это будет —5 Н/мм2.
Завершаем процесс выбором способа задания давления на объемные элементы: или добавлением дополнительных значений к существующим, или их заменой.
После нажатия кнопки «ОК» выдается следующий запрос: «Приложить давление только на выделенные грани?». В случае положительного ответа давление будет приложено только к тем граням, у которых ВЫДЕЛЕНЫ ВСЕ УЗЛЫ. В рассматриваемом примере это означает, что давление будет действовать только на внутреннюю цилиндрическую поверхность втулки (рис. 8.22). При ответе «Нет» давление будет приложено ко ВСЕМ СВОБОДНЫМ ГРАНЯМ вы-
Рис. 8.22. Схематическое изображение внутреннего давления, действующего на объемные элементы
деленных объемных элементов. В данном случае это не только внутренняя поверхность, но и две кольцевые зоны на верхнем и нижнем торцах втулки.
Замечание. Выделение объемных элементов и их узлов после приложения давлений автоматически НЕ СНИМАЕТСЯ, для того чтобы можно было при необходимости изменить знак заданной нагрузки или скорректировать выбор тех граней, пи которые должно действовать давление. Выделение можно снять, только убедившись, что вес параметры заданы корректно.
Для редактирования заданного давления нужно выделить нужные объемные элементы, войти в соответствующий режим (меню «Нагрузки»/«Давление на Объемный элемент») и щелкнуть указателем мыши на одном из выделенных элементов. В открывшемся диалоговом окне «Нормальная распределенная нагрузка» (см. рис. 8.19) можно либо изменить имеющиеся там значения (в соответствии с выбранным способом задания давления), либо удалить их.
8.5. Действие нагрузок на всю модель в целом
К нагрузкам, которые действуют на модель как на единый объект, относятся: сейсмические воздействия, силовые факторы, задаваемые ускорениями, и переменные во времени нагрузки. Рассмотрим все эти виды нагрузок более подробно.
8.5.1. Сейсмические воздействия
Сейсмические воздействия в АРМ Structure3D рассматриваются в соответствии со СНиП П-7-81 «Строительство в сейсмических районах», в том числе с дополнениями и изменениями, внесенными в 2000-м тоду.
Под сейсмической будем понимать действующую на модель динамическую нагрузку (ускорение), возникающую вследствие колебаний земной коры. В соответствии со СНиП П-7-81 при расчете сейсмических воздействий динамическая нагрузка заменяется эквивалентной статической, действующей в направлении сейсмического воздействия.
Прежде чем выполнять сейсмический расчет, необходимо создать динамическое загружение. Это делается следующим образом. Выбираем в меню «На-грузки»/«Динамические загружения...» и б открывшемся диалоговом окне «Ди-
Рис. 8.23. Диалоговое окно «Новое динамическое загружеиие»
намические загружения» нажимаем кнопку «Добавить...», что вызывает открытие диалогового окна «Новое динамическое загружение» (рис. 8.23). В выпадающем списке нормативных документов (расчет производится по методикам, изложенным в этих документах) нужно указать методику расчета: Сейсмика СНиП П-7-81 или Сейсмика СНиП Н-7-81*<2000).
Замечание. Сейсмика СНиП П-7-81*(2000) — это та же методика, что и Сейсмика СНиП П-7-81, но с дополнениями и изменениями, внесенными в 2000-м году.
В поля ввода этого диалогового окна уже внесены все названия сейсмики в соответствии с выбранной методикой СНиП. В версии 9,0 пользователь может добавить только одно динамическое загружение — сейсмику.
После нажатия кнопки «ОК» в этом диалоге откроется новое окно — «Сейсмика СНиП П-7-81* (на 01.01 2000)» или «Сейсмика СНиП П-7-81». в зависимости от того, какая методика расчета выбрана (рис. 8.24). Эти диалоговые окна имеют одинаковую структуру и отличаются только некоторыми коэффициентами. Поэтому в качестве примера рассмотрим более новую методику в соответствии со СНиП П-7-81*(2000).
В полях ввода открывшегося диалогового окна нужно задать направление действия сейсмических колебаний, указав проекции вектора (аналогично
заданию распределенной нагрузки в глобальной системе координат, см. п. 8.2.1).
В группе параметров Коэф. СНиП-7-81* (на 01.01 2000) в поля ввода вводим К! и K_Psi из указанных таблиц СНиП-7-81* (на 01.01 2000).
В поле «Количество собственных форме записываем то количество собственных форм, которое будет учитываться при расчете. Для его определения нужно провести расчет собственных частот модели в соответствии с п. 9.4. Затем,
Рис. 8.24. Диалоговое окно «Сейсмика СНиП П-7-81* (на 01.01 2000)»
зная направление действия сейсмических колебаний, выбрать из собственных форм те, которые будут вносить вклад в колебания в направлении сейсмического воздействия. По умолчанию в этом поле стоит цифра 5, что означает, что будут учитываться 5 первых форм собственных колебаний.
«Категория грунта» — пользователь задает категорию грунта, на которой будет возведена проектируемая конструкция. Категория грунта выбирается из выпадающего списка в соответствии с табл. 1* СНиГТ-7-81* (на 01.01 2000).
«Расчетная сейсмичность» -- выбирается из выпадающего списка в зависимости от того, в каком сейсмическом районе располагается строительная площадка.
«Коэффициент А» — коэффициент, зависящий от выбранной величины расчетной сейсмичности. Вводится автоматически при выборе какого-либо значения расчетной сейсмичности.
«Поправочный коэффициент» -- задается для корректировки исходных данных, если имеется необходимость полнее учесть требования СНиП (на этот коэффициент умножаются результаты расчета инерционных сил от сейсмического воздействия). По умолчанию он равен 1, но может принимать любое положительное значение.
После задания всех параметров и коэффициентов нужно нажать кнопку «ОК». В результате будет сформировано динамическое загружение, которое может быть добавлено в комбинацию загружений. После проведения выбранного вида расчета для комбинации загружений можно провести анализ карт результатов, а также результатов расчета устойчивости модели (п. 9.2), на основании чего сделать вывод о том, выдержит ли проектируемая конструкция наряду с другими действующими на нее нагрузками также и сейсмические.