Практическое задание 4 Реферат по Компьютерным методам расчета Расчет на температурные воздействия в ПК Лира. Моделирование предварительного напряжения. Учет прямой и косой симметрии в ПК Лира. Введение ПК ЛИРА — многофункциональный программный комплекс, предназначенный для проектирования и расчета машиностроительных и строительных конструкций различного назначения. Расчеты в программе выполняются как на статические, так и на динамические воздействия. Основой расчётов является метод конечных элементов (МКЭ). Различные подключаемые модули (процессоры) позволяют делать подбор и проверку сечений стальных и железобетонных конструкций, моделировать грунт, рассчитывать мосты и поведение зданий в период монтажа и т. д. Программный комплекс ЛИРА имеет большую библиотеку конечных элементов (стержневые схемы, оболочки, плиты, балки-стенки, мембраны, тенты и т. д.), набор многофункциональных процессоров, большую базу стальных сортаментов. Всё это позволяет рассчитывать конструкции любой сложности на различные виды статических и динамических воздействий. Конструирование железобетонных и стальных элементов производится в соответствии с нормами стран СНГ, Европы и США (существует поддержка английского языка на любом этапе работы, а также различные системы единиц измерений). Интеграция с САПР и прикладными программами (AutoCAD, Allplan, Stark SK, ArchiCAD, Microsoft Office, HyperSteel, AdvanceSteel, Bocad, Revit) производится с помощью файлов форматов *.dfx, *.mdb, *.ifc и др. 1. Расчет на температурные воздействия При расчете сооружений на температурные воздействия необходимо учитывать требования сооружений соответствующих конкретного рекомендаций класса. Так, например, при по расчете расчету каркасов следует иметь в виду, что задание температурного воздействия по всем элементам без учета податливости соединений элементов, а также возможных поворотов опор, может привести к чрезмерно завышенным усилиям, особенно в защемлённых стойках. Если стержень подвержен действию перепада температуры, то более нагретые волокна его сечения сжаты, а менее нагретые - растянуты. Частный случай, когда температура на верхних (ТВ) и нижних (ТН) волокнах симметричного сечения одинакова по величине и по знаку, то есть ТВ=ТН, вызывает только напряжения растяжения или сжатия, что аналогично равномерному расширению волокон вдоль оси стержня. Другой частный случай, когда температура на верхних и нижних волокнах симметричного сечения одинакова и противоположна по знаку, т.е. ТВ = −ТН, вызывает только изгибные напряжения. В общем случае температура в какой-либо точке на расстоянии Ζ от срединной плоскости сечения высотой H: Т = (ТВ + ТH) /2 + (ТH - ТВ) Z/H. Для крайних волокон ( Ζ=Η/2 ) симметричного относительно оси Υ1 сечения: Т = (ТВ + ТH) /2 + (ТH - ТВ) /2. Первое слагаемое определяет часть температурного воздействия, вызывающего равномерный нагрев сечения. Второе слагаемое определяет изгибные усилия, вызванные температурным перепадом. При расчете несимметричных сечений величина изгибных напряжений от смещения оси Χ1 по высоте (ширине) сечения не корректируется Всё сказанное распространяется и на конечные элементы оболочек. 2. Моделирование предварительного напряжения Такое состояние может быть смоделировано при помощи конечного элемента 308 (форкопф) или же при помощи температурного воздействия. Если величина предварительного напряжения для одиночного стержня известна, можно определить адекватное температурное воздействие на него. Но для всей конструкции в целом назначить величину температурного воздействия Т для моделирования предварительного напряжения NПН сразу не удастся, так как податливость всех элементов конструкции по заданному направлению ещё не известна. В качестве первого приближения нужно задать на конструкцию начальную температуру Тн любой величины, выполнить расчет конструкции на эту температуру, получить величину продольного усилия N в напрягаемом элементе, а затем окончательно назначить величину температурного воздействия: Аналогично решается задача для случая, когда предварительному напряжению подвержено одновременно несколько стержней. На рис.1.а показана расчетная схема фермы, где вводятся три разные величины предварительного напряжения Х1ПН, Х2ПН, Х3ПН в трёх разных стержнях. Если величина температурного воздействия на первый стержень равна Тн1, то на другие стержни: Расчет на заданные температурные воздействия (рис.1.б) дает усилия в стержнях соответственно N1, N2, N3. Эти усилия противоположны по знаку усилиям предварительного напряжения. После определения величины Α = − ΝΠΗ/Ν1 окончательно назначаются необходимые температурные воздействия в стержнях Т1=А Тн1; Т2=А Тн2; Т3= А Тн3 и окончательно решается задача по схеме (рис.1.в), куда добавляются и все другие необходимые загружения. Усилия в стержнях, напрягаемых температурными воздействиями, противоположны по знаку усилиям от предварительного напряжения, поэтому расчет на заданные температурные воздействия рекомендуется выделять в отдельное загружение. Для остальных элементов конструкции знаки усилий не изменяются. Если необходимо произвести выбор расчетных сочетаний усилий, рекомендуется: -загружения температурными воздействиями объявить постоянными; выделить предварительно напрягаемые элементы в отдельный список для выбора коэффициентов расчетных сочетаний; -по этому списку для загружения температурным воздействием задать коэффициенты со знаком минус. Рис.1 3. Учёт прямой и косой симметрии Если рассчитываемая схема имеет плоскости симметрии, то для уменьшения размерности задачи рекомендуется вводить в расчет часть схемы, ограниченную этими плоскостями. На узлы, лежащие в плоскости прямой симметрии, налагаются связи, ортогональные этой плоскости, а при косой симметрии - параллельные ей. В табл. 1 показано, по каким направлениям степеней свободы на эти узлы накладываются связи. Таблица 1 Если плоскость симметрии не параллельна ни одной из плоскостей общей системы координат, то наложение соответствующих связей можно выполнить с помощью локальной системы координат узла. Если имеются абсолютно жёсткие связи, не совпадающие с направлением осей общей системы координат, то они реализуются также с помощью локальной системы координат узла. 1. Список литературы Расчет плоских рам в ПК ЛИРА-САПР. Методические указания для студентов (сост. Ю. Н. Чудинов, Комсомольск-на-Амуре, КнАГТУ( 2. Проектирование одноэтажного здания с тонкостенным пространственным покрытием в виде оболочки переноса в ПК ЛИРА-САПР. Методические указания для студентов (сост. Ф.К. Жихарев, А.С. Силантьев, Москва) 3. Расчет строительных конструкций в ПК ЛИРА-САПР. Рама. Методические указания для студентов (сост. В.А. Рудак, Н.В. Беляев, Омск, СибАДИ) 4. Примеры расчета элементов строительных конструкций в ПК ЛИРА-САПР. Методические указания для студентов (сост. Н.Н. Бочкарев, Томск)