Pro/MECHANICA: Structure and Thermal Analysis
Version 2001
Глава 5 - Балки и фермы
Упражнение 5c - Анализ 3D фермы
Цель
После завершения этого упражнения Вы будете способны:
Настроить 3D модель балки
Осуществить прогон 3D модели балки
Анализировать 3D модель балки
В этом упражнении Вы будете использовать идеализации балочных элементов, чтобы настроить и анализировать 3D ферму. Часть фермы показана на рисунке 5-78. Сечение балки - полая окружность (труба), концы фермы фиксированы. Ферма будет подвергнута силе тяжести и, позже в упражнении, просадке фундамента.
Рисунок 5-78
Задачи Моделирования
Задание 1: Открытие файла с названием d3_beam.
1. Откройте файл d3_beam.prt. Деталь показана на рисунке 5-79.
Рисунок 5-79
2. Измените систему единиц на MKS.
3. Запустите Pro/MECHANICA.
4. Ферма выглядит как показано на рисунке 5-80. Система координат должна быть видима.
2D ферма (оригинальные кривые) из предшествующего упражнения была использована для создания 3D фермы. Объекты 2D модели фермы и их свойства поддерживаются в этом упражнении.
Рисунок 5-80
Задание 2: Создание балочных элементов для всех новых кривых.
1. Выберите Idealizations > Beams > Edit и выберите некоторые из оригинальных кривых, как показано на рисунке 5–81.
Рисунок 5-81
2. Открывается диалоговое окно Beam Definition.
Перекрестные участки имеют различную ориентацию.
3. Нажмите кнопку
Edge(s) 
. Выберите каждую новую кривую (кроме перекрестных участников) в модели. По мере выбора каждой кривой, на кривой появляется стрела направления (окрашенная в фиолетовый цвет), (повторный выбор кривой изменяет направление стрелки).
Выберите Done Sel. Когда все новые кривые (кроме перекрестных участников) выбраны. Направления показаны на рисунке 5-82.
Рисунок 5-82
4. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Beam Definition. Модель выглядит как показано на рисунке 5-83 (отображение нагрузок и ограничений отключено).
Рисунок 5-83
Задание 3: Создание балочных элементов для перекрещивающихся кривых объектов.
1. Выберите Idealizations > Beams > New или нажмите иконку 
. Открывается диалоговое окно
Beam Definition, как показано на рисунке 5-84.
Рисунок 5-84
2. Напечатайте [cross_beam] в поле Name.
3. Выберите Edge/Curve в поле References.
4. Нажмите кнопку 
в секции
References.
Направление стрелки - ось X системы координат BACS.
5. Выберите каждую перекрещивающуюся кривую в модели. По мере выбора каждой кривой, на ней появляется стрелка направления фиолетового цвета. Повторный выбор кривой изменяет направление стрелки. Выберите Done Sel, когда выбраны все кривые перекрещивающихся объектов. Направление перекрещивающихся объектов показано на рисунке 5–85.
Рисунок 5-85
6. Примите опции по умолчанию, предлагаемые в секции Y Direction.
7. Выберите h_c правее поля Section.
8. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Beam Definition. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-86.
Рисунок 5-86
9. Выберите Done/Return для завершения определения балочных элементов.
10. Выберите View > Simulation Display > Visibilities и очистите поле Beam Section. Включите отображение нагрузок и ограничений.
11. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Visibilities. С отключенными базовыми плоскостями и системами координат модель выглядит как показано на рисунке 5-87.
Рисунок 5-87
Задание 4: Удаление однородной общей нагрузки, приложенной к кривой в 3D модели фермы, оставив нагрузку от силы тяжести.
1. Выберите Loads > Load Sets. Открывается диалоговое окно Load Set, как показано на рисунке 5-88.
Рисунок 5-88
2. Выберите
LoadSet1. Нажмите кнопку 
. Открывается диалоговое окно
Question, как показано на рисунке 5-89.
Рисунок 5-89
3. Нажмите кнопку 
и затем кнопку 
. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-90.
Рисунок 5-90
4. Выберите Done/Return для завершения.
Задание 5: Создание базовых точек в качестве имитационных конструктивных элементов.
1. Создайте две базовые точки в качестве имитационных конструктивных элементов, как показано на рисунке 5–91.
Рисунок 5-91
С отображёнными базовыми точками модель выглядит как показано на рисунке 5–92.
Рисунок 5-92
2. Выберите Done > Done/Return.
Задание 6: Применение ограничений.
1. Ограничьте PNT2 так, чтобы она была фиксирована от перемещения и вращения. Напечатайте [left] в качестве названия ограничения и убедитесь, что опция Member of Set установлена на ConstraintSet1. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-93.
Рисунок 5-93
2. Ограничьте PNT3.
3. Напечатайте [right] в качестве названия ограничения и убедитесь, что опция Member of Set установлена на ConstraintSet1. Модель теперь выглядит как показано на рисунке 5-94.
Рисунок 5-94
4. Выберите Done/Return для завершения приложения ограничений.
Задачи Анализа
Задание 7: Настройка анализа.
1. Настройте Quick Check анализ для проверки на наличие ошибок. Введите [d3_beam] в качестве названия анализа.
2. Проверьте обоснованность модели
Задание 8: Запуск анализа.
1. Выберите Run в меню Structure. 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.
5. Нажмите кнопку 
в диалоговом окне
Question. В окне появляется сообщение: The design study has started. Pro/MECHANICA потребуется несколько минут на решение проблемы.
6. Проверьте диалоговое окно Summary на наличие ошибок и предупреждений.
7. 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. Включите опцию Local Displacement, Local Strain Energy, and Global RMS Stress option in the Converge.
Задачи по обработке результатов
Задание 10: Отображение результатов
1. Создайте и отобразите цветную диаграмму смещений для модели фермы. Анимируйте диаграмму для проверки, что граничные условия ведут себя как ожидалось.
2. Пролистайте анимацию до восьмого кадра. Появляется окно "window1", как показано на рисунке 5-95.
Рисунок 5-95
3. Запустите анимацию. Обратите внимание как каждая балка показывает некоторый поворот и деформацию, симметрично центра балки.
4. Выберите Done/Return.
Задание 11: Модифицирование ограничения PNT3.
В этой задаче Вы модифицируете ограничение на точке PNT3, чтобы имитировать просадку фундамента под ферму в этом углу. Это представляет принудительное смещение в направлении Y для ограничения в PNT3.
1. Выберите Model > Constraints > Edit и PNT3. Открывается диалоговое окно Constraint.
Ферме в этом углу будет позволено перемещение на [0.00254] (помните, что единицами длины является метр). Ваше значение может быть другим, в зависимости от системы единиц.
2. Нажмите кнопку 
в секции
Translation. Введите [-0.00245] в поле
Y рядом с кнопкой.
3. Нажмите кнопку 
для закрытия диалогового окна
Constraint.
4. Выберите Done/Return для завершения.
Задание 12: Настройка анализа.
1. Настройте Quick Check анализ для проверки на наличие ошибок.
Задание 13: Запуск анализа.
1. Перезапустите Multi-Pass Adaptive анализ сходимости.
Задание 14: Отображение результатов.
1. Создайте и отобразите цветную диаграмму смещений для модели фермы. Анимируйте диаграмму для проверки, что граничные условия ведут себя как ожидалось.
2. Пролистайте анимацию до восьмого кадра. Появляется окно "window1", как показано на рисунке 5-96.
Рисунок 5-96
3. Запустите анимацию. Обратите внимание как каждая балка показывает некоторый поворот и деформацию, симметрично центра балки.
4. Выберите Done/Return.
5. Сохраните модель и закройте окно.