Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 5 - Балки и фермы
Упражнение 5b - Анализ 2D фермы
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Настроить 2D модель балки
Выполнить прогон 2D модели балки
Анализировать 2D модели балки
Отношение длины к высоте балочного элемента должно быть больше, чем 10:1 (коэффициент длины к самому большому размеру сечения).
В этом упражнении Вы будете использовать идеализации балочных элементов, чтобы настроить и анализировать 2D ферму. Часть фермы показана на рисунке 5–12. Сечение балки - полая окружность (труба). Концы фермы фиксированы. Ферма нагружена однородной нагрузкой, приложенной к одной кривой, на ферму также действует сила тяжести.
Рисунок 5-51
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие файла с названием d2_beam.
1. Откройте файл d2_beam.prt. Деталь показана на рисунке 5-14.
Рисунок 5-52
2. Измените систему единиц на MKS.
3. Запустите Pro/MECHANICA. Система координат должна быть видима.
Задание 2: Создание балочных элементов.
1. Выберите Idealizations > Beams > New или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Beam Definition, как показано на рисунке 5-53.
Рисунок 5-53
2. Напечатайте [d2_beam] в поле Name.
3. Выберите Edge/Curve в секции References.
4. Нажмите первую кнопку 
и выберите каждую кривую модели. По мере выбора каждой кривой, на кривой появляется стрелка направления (окрашенная в фиолетовый цвет), (повторный выбор кривой изменяет направление стрелки) щёлкните средней кнопкой мышки, когда все кривые выбраны. Направления показаны на рисунке 5-54.
Рисунок 5-54
5. Нажмите первую кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Materials.
6. Выберите STEEL в секции
Materials in Library. Нажмите кнопку 
для перемещения выбранного материала в секцию
Materials inModel.
7. Нажмите кнопку 
.
STEEL появляется в секции Material диалогового окна Beam Definition.
8. Примите опции по умолчанию, Beam, в опускающихся меню Type.
9. Одобрите значение по умолчанию в поле X. Введите [0] в поле Y. Введите [1] в поле Z.
10. Нажмите кнопку правее поля
Section. Открывается диалоговое окно Beam Sections Finder, как показано на рисунке 5-55.
Рисунок 5-55
11. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Beam Section Definition, как показано на рисунке 5-56.
Рисунок 5-56
12. Напечатайте [h_c] в поле Name.
13. Выберите Hollow Circle из раскрывающегося меню Type. Закладка Section выглядит как показано на рисунке 5-57.
Рисунок 5-57
14. Введите [0.0381] в поле R и [0.03175] в поле Ri.
15. Нажмите кнопку 
для просмотра
свойств сечения, как показано на рисунке 5–58.
Рисунок 5-58
16. Нажмите кнопку для закрытия диалогового окна
Calculated Section Properties in Principal Coordinate system.
17. Нажмите кнопку для закрытия диалогового окна
Beam Section Definition.
18. Нажмите кнопку для закрытия диалогового окна
Beam Sections Finder. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-59.
19. Нажмите кнопку для закрытия диалогового окна
Beam Definition. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-59.
Рисунок 5-59
20. Выберите Done/Return для завершения определения балочных элементов.
21. Выберите View > Simulation Display > Visibilities и очистите поле Beam Section.
22. Выберите Settings, затем опцию Tails Touching.
23. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Visibilities. Модель выглядит как показано на рисунке 5-60 (отображение базовых плоскостей отключено).
Рисунок 5-60
Задание 3: Применение нагрузок.
Нагрузка является однородной общей нагрузкой, приложенной к кривой на модели фермы, и нагрузкой из-за тяжести. Сначала приложите однородную общую нагрузку к кривой, показанной на рисунке 5-61.
Рисунок 5-61
1. Выберите Loads > Create > Edge/Curve или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Force/Moment, как показано на рисунке 5-62.
Рисунок 5-62
2. Напечатайте [Load1] в поле Name.
Нагрузка связана с WCS.
3. Нажмите кнопку 
в секции
References и выберите кривую, показанную на рисунке 5–63. Выберите Done Sel.
Рисунок 5-63
4. Введите [-1000] в поле Y секции Force диалогового окна Force/Moment.
5. Нажмите кнопку 
. Модель выглядит как показано на рисунке 5-64 (отображение базовых плоскостей и сечений отключено).
Рисунок 5-64
Задание 4: Применение нагрузки от силы тяжести.
1. Выберите Create > Gravity или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Information, как показано на рисунке 5-65.
Рисунок 5-65
2. Прочитайте сообщение в диалоговом окне
Information и нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Gravity, как показано на рисунке 5-66.
Рисунок 5-66
3. Напечатайте [gravity] в поле Name.
4. Одобрите предлагаемую по умолчанию опцию LoadSet2 для Member of Set.
Сила тяжести связана с WCS.
5. Введите [-0.981] в поле Y секции Acceleration диалогового окна.
6. Нажмите кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-67.
Рисунок 5-67
7. Нажмите кнопку 
для завершения определения нагрузки от силы тяжести. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-68.
Рисунок 5-68
8. Выберите Done/Return для завершения.
Задание 5: Создание базовых точек как имитационных конструктивных элементов.
Ограничьте (фиксация от перемещения и вращения) концы фермы модели. Для ограничения концов создайте базовые точки, как имитационные конструктивные элементы на концах модели фермы.
1. Выберите Features > Datum Point > Create. Определите две базовые точки с помощью опции On Vertex из меню DATUM POINT. Модель выглядит как показано на рисунке 5-69 (отображение иконки силы тяжести отключено).
Рисунок 5-69
2. Выберите Done > Done/Return.
Задание 6: Применение ограничений.
Концы балки (PNT0, PNT1) ограничены (фиксированы).
Конечная точка балки имеет шесть степеней свободы.
1. Выберите Constraints > Create > Point. Открывается диалоговое окно Constraint.
2. Напечатайте [ends] в поле Name.
3. Нажмите кнопку
Point 
и выберите PNT0 и PNT1. Выберите Done Sel.
4. Установите систему координат PRT_CSYS_DEF.
5. Нажмите кнопки 
для одобрения опций по умолчанию в секциях
Translation и Rotation и закрытия диалогового окна. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-70.
Рисунок 5-70
6. Выберите Done/Return для завершения приложения ограничений.
Задачи Анализа
Задание 7: Настройка анализа.
Выберите LoadSet1 и LoadSet2.
1. Настройте Quick Check анализ для проверки на наличие ошибок. Введите [d2_beam] в качестве названия анализа.
2. Выберите 10 из раскрывающегося меню Output для увеличения сетки диаграммы.
3. Проверьте обоснованность модели.
Задание 8: Запуск анализа.
1. В режиме Structure выберите Run. Открывается диалоговое окно Run.
2. Нажмите кнопку 
в диалоговом окне
Run для настройки позиций для временных и выходных файлов, формат выходных файлов и распределение RAM.
3. Нажмите кнопку 
для одобрения настроек по умолчанию и закрытия диалогового окна
Run Settings.
4. Нажмите кнопку 
для запуска анализа. Открывается диалоговое окно
Question.
5. Нажмите кнопку 
в диалоговом окне
Question. В окне появляется сообщение: The design study has started. Pro/MECHANICA потребуется несколько минут на решение проблемы.
Вы можете проверить диалоговое окно Summary на наличие ошибок и предупреждений.
6. После завершения прогона нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
RUN.
Задание 9: Решение модели с использованием опции сходимости Multi-Pass Adaptive.
1. Настройте и выполните мультипроходный адаптивный анализ сходимости. Введите [6] в поле Polynomial Order и введите [1] в поле Percent Convergence секции Limits. Выберите опцию Local Displacement, Local Strain Energy, and Global RMS Stress option in the Converge.
2. Нажмите кнопку 
для запуска анализа.
3. Нажмите кнопку в диалоговом окне
Question.
4. Нажмите кнопку в диалоговом окне
Question обнаружения ошибки. В окне появляется сообщение:
The design study has started.
5. Нажмите кнопку 
в диалоговом окне
RUN для просмотра информации по анализу, как показано на рисунке 5–71.
Рисунок 5-71
6. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Summary, когда прогон закончен.
7. Нажмите кнопку для закрытия диалогового окна
RUN.
Задачи по обработке результатов
Задание 10: Отображение результатов
В этой задаче Вы создадите и отобразите цветные диаграммы смещения для loadset1, loadset2 и комбинированной нагрузки. Вы также анимируете диаграммы для проверки, что граничные условия нормальные.
1. Выберите Results и нажмите кнопку 
для сохранения текущей модели. Открывается диалоговое окно
Untitled Result Window.
2.
Нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Create Result Window, как показано на рисунке 5-37.
Рисунок 5-72
3. Нажмите кнопку 
для одобрения названия окна по умолчанию -
window1. Открывается диалоговое окно Design Study for Result Window "window1".
В диалоговом окне RUN Settings Вы указали, где все выходные файлы должны быть сохранены.
4. Выберите поддиректорию d2_beam.
5. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Load Set Combination, как показано на рисунке 5-73.
Рисунок 5-73
6. Включите опцию Combine Load Sets. Открывается диалоговое окно Load Set Combination, как показано на рисунке 5-74.
Рисунок 5-74
Фактор комбинации следующий:
1. Вы можете изменить этот фактор для различных коэффициентов комбинации нагрузки.
7. Убедитесь, что LoadSet1 выбрана, а LoadSet2 отключена.
8. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Define Contents for Results Window "window1".
9. Выберите Displacement из раскрывающегося меню Quantity.
10. Выберите Magnitude из второго раскрывающегося меню Quantity.
11. Выберите Fringe из раскрывающегося меню Display.
12. Установите
Feature Angle на 0, включите опцию Deformed, введите [1500] в поле
Scale, включите опцию Animate и нажмите кнопку 
.
13.
Нажмите иконку 
в окне
Display Result window, выберите window1 и нажмите кнопку 
.
14. Нажимайте иконки 
и 
для
прокрутки кадров анимации. Последний кадр показан на рисунке 5-75.
Рисунок 5-75
15. Нажмите кнопку 
для запуска анимации. Обратите внимание, как каждая балка показывает некоторый изгиб.
16. Нажмите кнопку 
для остановки анимации.
17. Создайте, отобразите и анимируйте цветную диаграмму смещения для loadset2.
18. Нажимайте иконки 
и 
для
прокрутки кадров анимации. Последний кадр показан на рисунке 5-76.
Убедитесь, что LoadSet1 выбрана, а LoadSet2 отключена.
Рисунок 5-76
19. Создайте, отобразите и анимируйте цветную диаграмму смещений для комбинированной нагрузки.
20. Нажимайте иконки и для
прокрутки кадров анимации. Последний кадр показан на рисунке 5-77.
Рисунок 5-77
21. Выберите Done/Return.
22. Сохраните модель и закройте окно.