2 Решение плоской задачи с применением пк лира
Программный комплекс (ПК) ЛИРА представляет собой многофункциональный программный комплекс для расчета, исследования и проектирования конструкций различного назначения. Программные комплексы семейства ЛИРА разработаны в НИИАСС (Киев) и имеют более чем 40-летнюю историю создания, развития и применения.
Настоящие методические указания дают возможность познакомиться с одним из наиболее применяемых в расчетной практике программных комплексов на примере расчета балки-стенки при различных условиях опирания и произвольной нагрузке.
Ниже будет рассмотрен пример расчета балки – стенки размерами 4,8 х 3 м, толщиной 40 см, свободно опертой по нижнему контуру с применением указанного программного комплекса. Балка нагружена по левой кромке сосредоточенной силой и распределенной нагрузкой по верхнему краю.
Процесс выполнения задания по теории упругости по расчету балки-стенки с применением ПК ЛИРА можно условно разделить на следующие этапы.
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5
Прямоугольный конечный элемент балки-стенки имеет две степени свободы в узле (два перемещения). Столько же степеней свободы имеет узел конечного элемента фермы. Конечный элемент плоской стержневой системы рамы - три степени свободы (два перемещения и поворот), прямоугольный элемент пластинки тоже три перемещения в узле (перемещение (прогиб) и два поворота).
При необходимости заполняется окно «описание задачи». Запуск программы оканчивается нажатием клавши «Подтвердить».
2.2 Режим формирования расчетной схемы
Рисунок 6
Для задания расчетной схемы необходимо в основном меню открыть окно «Схема», в падающем меню открыть строку «Создание» и затем строку «Регулярные фрагменты и сети» (рисунок 6). На экране появляется окно
«Создание плоских
элементов и сетей» (рисунок 7, показана
верхняя часть окна). Вызвать это окно
можно кнопкой
,
расположенной на основном меню.
Рисунок 7
Для ввода исходных
данных расчетной схемы балки-стенки в
вызванном окне необходимо активизировать
кнопку «балка- стенка»
,
ввести значения размеров конечных
элементов и количество элементов вдоль
осей х
(первая ось) и z
(вторая ось) и нажать кнопку
«применить».
На экране появится схема заданной балки-стенки и название задачи (рисунок 8).
Рисунок 8
Рисунок 9
«отметка узлов» и мышью поочередно
указать узлы (нажимая левую кнопку), в
которых установлены связи. После отметки
узла (узел окрашивается в красный цвет)
либо кнопкой
«связи», либо через окно «схема» (рисунок
6) открывается окно «Связи в узлах»
(рисунок 9). Для установления шарнирной
неподвижной опоры необходимо запретить
(назначить) линейные связи в направлении
осей х и z,
для шарнирной подвижной – в направлении
оси z,
и для установления жесткой связи
назначить линейные связи по осям х
и z
и запретить поворот вокруг оси у
(uy).
После установления связей узел
окрашивается в синий цвет. Сами связи
не показываются. Кнопка
служит либо для удаления установленных
ранее связей при смене расчетной схемы,
либо при ошибочном назначении связей.
2.2.3 Для задания жесткости конечных элементов необходимо в основном меню активизировать окно «Жесткости». При этом будет открыто диалоговое окно «Жесткости элементов» (рисунок 10). Для задания жесткости конечного элемента балки-стенки необходимо активизировать клавишу «Добавить», при этом откроется окно новых типов жесткости. Нам необходимо задавать жесткость, выраженную в EI, поэтому открывается окно с обозначением EI и двойным щелчком по левой клавише выбирается объект «Пластина». В выпадающем окне заносятся модуль упругости Е, коэффициент Пуассона v , толщина пластины (балки-стенки) и при необходимости удельный вес. При введении параметров жесткости необходимо следить за размерностями вводимых параметров, и за тем, что для десятичных чисел целая часть отделяется от дробной точкой. Вводим Е = 2∙107 кН/м2, v = 0.2 h = 40 см.
После ввода исходных данных жесткости рассматриваемый объект получает тип жесткости, нумеруемый по толщине конечного элемента. В нашем случае это Пластина Н 40. Курсором активизируется запись «1. Пластина Н-40», затем дается команда «Установить как текущий тип».
Используя клавишу
«отметка элементов» обозначаются
элементы, для которых будет задана
установленная жесткость. При этом
элементы будут окрашены в красный цвет.
Далее дается команда «Назначить» и цвет
элементов восстанавливается. То есть
выделенные элементы имеют установленную
жесткость «1. Пластина Н-40». После этого
нажать кнопку
«закрыть»
Рисунок 10
2.2.4 Для ввода нагрузки в основном меню активизируется окно «Нагрузки». В падающем меню выбирается опция «Нагрузка на узлы и элементы». В результате имеем диалоговое окно «Задание нагрузок» (рисунок 11 (показано не полностью)). В нашей задаче необходима нагрузка в узлах в глобальной системе координат. При действии вертикальной нагрузки активизируется направление z, при действии горизонтальной нагрузки – направление х.
Рисунок 11
,
ввести значение нагрузки.
Для ввода
распределенной нагрузки активизируется
кнопка
.
Предварительно необходимо курсором
указать узлы, на которые действует эта
нагрузка. В нашем примере мы задали
сосредоточенную силу Р
= 120 кН в верхнем углу левой кромки и
равномерно распределенную нагрузку по
верхнему контуру балки-стенки q
= 30 кН/м. На рисунке 12 показана балка-стенка
после ввода распределенной нагрузки
по верхней грани области вдоль оси х.
Нижние выделенные узлы – опорные.
Рисунок 12
Рисунок 13
После задания расчетной схемы, связей, жесткости и нагрузки производится расчет задачи, для чего в окне «Режим» (рисунок 13) необходимо активизировать строку «Выполнить расчет».