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    

2.1 Режим запуска программы. При первоначальной загрузке ПК ЛИРА на экране появится функциональное меню экрана начальной загрузки (рисунок 3) которое состоит из следующих позиций: файл, расчет, опции и окно.

  Рисунок 4

Для создания первой (новой) задачи курсор устанавливается на кнопке «Файл» и нажимается левая кнопка мыши. В падающем меню (рисунке 4) нажимается кнопка «Новый …». На экране появляется диалоговое окно (рисунок 5), в котором заполняется имя задачи и ее шифр, и указывается число степеней свободы в узлах конечного элемента рассматриваемого объекта.

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

2.2.1 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

2.2.2 Для задания условий опирания балки-стенки необходимо в основном меню активизировать кнопку «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

Для ввода сосредоточенной силы необходимо нажать кнопку и отметить узел, на который действует сосредоточенная сила. Затем активизировать кнопку , 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  

2.3 Режим - расчет задачи

После задания расчетной схемы, связей, жесткости и нагрузки производится расчет задачи, для чего в окне «Режим» (рисунок 13) необходимо активизировать строку «Выполнить расчет».

Дата добавления: 2015-08-18