2.2. Назначение типа элементов

При создании нового проекта тип рассчитываемой стержневой системы уже назначался (см. п. 1.2.4 Этапа 1).

После построения расчетной схемы в рабочем окне рекомендуется с помощью фильтра отображения проверить тип элементов нажатием кнопки

. Если назначенный тип элемента не подтвердился (остался указанный по умолчанию тип 5) или на введенном элементе не указан тип, то необходимо открыть раздел Назначения и на его инструментальной панели нажать кнопку . Откроется окно с типами конечных элементов. В нем при расчете стержневой системы выбрать «Стержень». Далее указать тип стержня.

В открытом здесь окне указан тип 2 «Стержень плоской рамы». Нажатие кнопки ОК приводит к закрытию окна. Курсор при этом примет иную форму.

Теперь курсором на расчетной схеме надо выделить стержень, которому будет назначаться выбранный тип элемента. Это выделение состоит в следующем.

Курсор подводится к изображению элемента. Нажимается и отпускается левая клавиша мыши (слышится щелчек). Линия, изображающая элемент, изменит первоначальный цвет на красный.

На инструментальной панели нажимается кнопка ОК (она на цветном дисплее отмечена зеленой галочкой). При этом элементу возвращается исходный цвет. При нажатой на панели фильтров отображения кнопке появится номер типа элемента.

Если подобным образом надо отметить сразу несколько элементов, то их можно выделить все сразу с помощью вызова правой кнопкой мыши окна Выбор узлов и элементов. Как это делается, будет показано в примерах расчета.

2.3. Назначение жесткостей элементов

Процедура задания жесткостей стержней при использовании программы SCAD будет рассмотрена в примерах расчета конкретных стержневых систем.

Здесь рассмотрим только некоторые общие вопросы, связанные с особенностями задания жесткостей стержней стержневых систем при выполнении расчетных заданий.

2.3.1.Назначение жесткостей элементов при расчете плоских статически определимых стержневых систем с целью определения в них только усилий

При определении опорных реакций и усилий в статически определимых стержневых системах с помощью уравнений равновесия не требуется задавать жесткости стержней рассматриваемой стержневой системы, поскольку они не входят в уравнения равновесия.

Однако, поскольку в программе SCAD для расчета любых стержневых систем, как статически определимых, так и статически неопределимых, используется МКЭ, в котором используются матрицы жесткости элементов, то жесткости элементов должны быть заданы и при расчете статически определимых стержневых систем.

Если ставится задача определения только усилий в рассматриваемой статически определимой стержневой системе, то с учетом того, что жесткости не входят в уравнения равновесия, требуемые жесткости в программе SCAD могут быть заданы в виде произвольных значений, например равными единице.

2.3.2.Назначение жесткостей элементов при определении перемещений плоских статически определимых стержневых систем и при расчете статически неопределимых стержневых систем

При решении задачи об определении перемещений в статически определимых стержневых системах и при расчете статически неопределимых стержневых систем необходимо задание реальных жесткости стержней или их соотношений. В программе SCAD предусмотрены различные способы задания этих жесткостей, которые будут рассмотрены в примерах расчета.

2.4. Назначение опорных связей

Стержневая система часто опирается на основание, которое считается жестким. В этом случае в узел, который присоединяется к жесткому основанию, вводятся жесткие связи.

Плоские стержневые системы, которые встречаются в расчетных работах по расчету статически определимых стержневых систем, имеют только жесткие опоры различного типа. Поэтому ниже рассматривается вопрос о назначении только жестких опорных связей.

Для установки жестких связей в опорных узлах плоской стержневой системы нажмем кнопку «Установка связей в узлах» инструментальной панели раздела Назначения. Появится диалоговое окно Связи.

В открывшемся диалоговом окне для назначения связей предусмотрено их назначение для пространственного узла (6 связей в соответствии с 6 степенями свободы жесткого узла в пространственной задаче).

В общей системе осей координат связи X, Y, Z означают закрепление узла в направлении одноименных осей общей системы координат. Связи UX, UY, UZ означают закрепление узла от поворотов относительно указанных осей общей системы координат.

В плоской стержневой системе, расчетная схема которой находится в плоскости XOZ, для закрепления жесткого узла используются следующие три связи:

связь X для закрепления узла от линейных смещений в направлении оси X;

связь Z для закрепления узла от линейных смещений в направлении оси Z;

связь UY для закрепления узла от поворота вокруг оси Y.

В данном случае в этом окне продемонстрирована установка горизонтальной и вертикальной связей в узел 1 фермы, изображенной на рис.1.2.

С помощью мыши нажимаем кнопки X и Z и ОК. Подводим курсор к узлу 1 построенной расчетной схемы фермы и нажимаем левую клавишу мыши. На цветном дисплее квадратик, обозначающий узел, становится красным.

Подтверждаем ввод этих связей нажатием на инструментальной панели кнопки ОК. При этом узел теряет красный цвет и, если на фильтре отображения нажата позиция , узел со связями отмечается прямоугольником.

Аналогично вводится вертикальная связь в правой (шарнирно – подвижной в горизонтальном направлении) опоре фермы, изображенной на рис.1.2.

Если в плоской балке или раме необходимо в расчетной схеме установить опору в виде заделки, то в приведенном окне одновременно должна быть нажата кнопка с обозначением UY. Это будет означать установку связи в жестком узле для закрепления его от поворота вокруг оси Y.

2.5. Назначение шарниров в узлах элементов

В расчетной схеме фермы шарниры устанавливать не требуется, поскольку используются типовые элементы типа 1 (см. рис.1.1). Вопрос назначения шарниров в расчетных схемах шарнирной балки и рамы подробно рассмотрен в примерах их расчета. Здесь обратим внимание на некоторые общие детали на примере плоской рамы, изображенной на рис. 1.9,а.

Сначала в программе SCAD ее расчетная схема получается в виде, изображенном на рис.1.9, б. Для получения расчетной схемы МКЭ, отвечающей заданной на рис.1.9,а расчетной схеме рамы, необходимо на элементах, примыкающих к узлам 2, 3 и 4, поставить три одиночных шарнира, означающие, что в месте их установки удалена связь, мешающая сечению элемента, соединенному с узлом, поворачиваться вокруг оси Y.

Установка шарниров выполняется в разделе Назначения. Необходимо нажать кнопку «Установка шарниров». Откроется окно «Условия примыкания стержней».

Постановка одиночного шарнира в узлах 2, 3 и 5 (см. рис 1.9,б) должна быть выполнена на любом одном элементе, примыкающем к указанным узлам.

Элементы при постановке шарниров рассматриваются в местной системе координат. В связи с этим на рис.1.9,в узлы элементов отмечены цифрами 1 и 2 в соответствии с направлением оси X1 на элементах.

Открывшееся окно может использоваться как в пространственной, так и в плоской задачах. В рассматриваемой плоской задаче должна быть освобождена только одна угловая связь UY. В окне показано, что эта связь освобождается в узле 2 элемента. Если такую связь освободить в узле 2 элементов 1, 2 и 4, то это равносильно поставке шарниров заданной на рис. 1.9,а рамы.

Для подтверждения выбранного варианта удаления связи необходимо нажать в окне ОК. Это окно исчезнет, а на экране в окне раздела Назначения будет построенная ранее расчетная схема рамы.

На расчетной схеме необходимо подвести курсор к элементу 1 и нажать левую клавишу мыши. Элемент 1 выделится красным цветом. Тоже самое сделать с элементом 2 и с элементом 4. Затем нажать кнопку ОК с зеленой галочкой на инструментальной панели раздела Назначения. Тогда красное выделение указанных элементов исчезнет, а на расчетной схеме (при нажатой кнопке на панели фильтры отображения) появятся введенные шарниры (рис.1.9,в).

Второй вариант удаления связей показан на рис.1.9,г. Здесь удалена связь UY в узле 1 элементов 3, 4 и в узле 2 элемента 5. Процедура удаления этих связей аналогична только что рассмотреной. В результате получим расчетную схему, показанную на рис 1.9,г, которая так же аналогична заданной на рис.1.9,а раме.

Очевидно, что возможны и другие варианты постановки шарниров в рассматриваемой расчетной схеме рамы для МКЭ.

2.6. Печать или сохранение расчетной схемы

Имеются различные возможности сохранения созданной расчетной схемы и ее дальнейшего использования для отчета по работе. Отметим следующие три.

1. Самым простым и быстрым для выполнения является печать расчетной схемы сразу с экрана. Для этого в меню окна с расчетной схемой необходимо войти в раздел Файл и выполнить указанные действия для печати.

Эта печать будет воспроизводить на странице не только изображение расчетной схемы, но и специальный формат оформления страницы, предложенный разработчиками программы.

2. Для получения распечатки только расчетной схемы (без специального формата листа) можно с помощью клавиши «Print Screen SysRq» на клавиатуре компьютера зафиксировать вид страницы в разделе Файл (при просмотре) и скопировать его в рабочее окно программы Paint. Затем из полученного в рабочем окне программы Paint изображения страницы вырезать только вид расчетной схемы и скопировать его в документ с расширением .doc отчета по работе. Пример такой распечатки приведен в примерах раздела 2 учебного пособия.

3. Для отложенной по времени печати можно сохранить вид сформированной для МКЭ расчетной схемы в файле. Необходимо выйти в меню раздела Управление и нажать кнопку с изображением фотоаппарата .

Далее надо выполнить ряд операций, описание которых дано разработчиками программы в справке, и сохранить образ расчетной схемы в файле с расширением wmf в рабочей папке SWORK.

Затем при написании отчета в документ с расширением .doc можно сделать вставку рисунка из указанного файла.