Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы icon

Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы


Скачать 41.69 Kb.
НазваниеОптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы
Размер41.69 Kb.
ТипЛабораторная работа

Лабораторная работа №3

Оптимизация пролета мостовой конструкции в АРМ Structure3D

Цель работы: Оптимизация геометрии элементов конструкции в целях снижения металлоемкости.

После выполнения работы студент

должен знать:

– причины, которые влияют на изменение напряжений в элементах конструкции;

должен уметь:

– определять и при помощи пакета АРМ Structure3D рассчитывать напряжения в элементах конструкции.


Размеры стержневых элементов конструкции и даны в таблице 1.

Таблица 1 – Размеры стержневых элементов конструкции



варианта

I индекс варианта

II индекс варианта

а, мм

с, мм

b, мм

d, мм

0

500

600

700

800

1

1000

800

900

850

2

1500

1200

1100

900

3

2000

1800

1300

950

4

2500

2300

1500

1000

5

3000

2800

1700

1500

6

3500

3300

1900

2000

7

4000

3800

2100

2500

8

4500

4300

2300

3000

9

5000

4800

2500

3500





Рисунок 1 – Схема плоской стержневой рамы моста


^ Порядок выполнения работы.

Порядок выполнения работы рассмотрим на примере.

Пусть размеры стержневой рамы моста равны 2000мм.



1. Создание плоской стержневой модели рамы моста.

1.1. Установка единиц измерения.

Нажать кнопку в меню Вид/Единицы измерения... и в открывшемся диалоговом окне «Установки» вкладка «Единицы» выбрать Миллиметры.


    1. Создание базового (начального) узла. Создавать модель можно в любом из четырех окон (рисунок 2).




Рисунок 2 – Базовый начальный узел


Будем это делать в окне «Вид спереди».

Построение стержневой модели начинаем с того, что в произвольном месте выбранного окна ставим начальный (базовый) узел:

Нажимаем кнопку в меню ^ Рисование/Узел/По координатам.



А затем щелкаем левой кнопкой мыши в произвольной точке окна «Вид спереди». Пусть это будет, например, левый нижний узел модели конструкции.

Щелкаем правой кнопкой по созданной точке и в появившейся панели Узел указываем координаты узла (y=0; z=0).



Аналогично создаем остальные 5 узловых точек:












1.3. Создание стержня.

Нажимаем на в меню Рисование/ стержень по координатам, а затем щелкаем левой кнопкой мыши в области чувствительности привязки к узлу и, смещая курсор, «вытягиваем» динамический объект в направлении соседнего узла. Затем по щелчку левой кнопки мыши фиксируем конец стержня на выбранном узле:






Аналогичным образом строим остальные стержни вплоть до получения плоской рамы.





2 ^ Умножение плоской рамы с целью создания трехмерной модели стержневой конструкции.

После выполнения всех предыдущих операций получаем плоскую раму, соответствующую боковой секции моста. Для того чтобы плоскую модель преобразовать в трехмерную, следует произвести операцию умножения, предварительно выделив подлежащие умножению элементы.

2.1. Выделение элементов модели конструкции.

После перехода в режим «Выбрать группу» (меню Редактирование/Выбрать группу элементов) следует, нажав левую кнопку мыши, создать прямоугольник, в который будет вписана плоская рама. Элементы рамы выделятся и будут показаны красным цветом.





Снятие выделения производится щелчком правой кнопкой мыши в свободном месте поля редактора в одном из режимов выбора элементов.

2.2. Умножение элементов модели конструкции.

Переход в этот режим осуществляется нажатием кнопки «Выталкивание» на панели инструментов «Инструменты»:




Затем нужно показать направление умножения с помощью вектора умножения. Первым щелчком мыши фиксируем начало этого вектора, затем смещаем мышь — указываем направление умножения, и, наконец, вторым щелчком завершаем отрисовку вектора умножения.



Одновременно с последним щелчком мыши открывается диалоговое окно «Умножить контур». В полях ввода этого окна можно уточнить параметры умножения.

Операцию умножения удобнее всего производить в окне «Вид сверху», поскольку на этом виде направление размножения будет показываться в натуральную величину, но возможно использовать и любой другой вид.



В поля ввода диалогового окна «Умножить контур» вводим следующие параметры умножения:

  • Число секций — 1;

  • Вектор Умножения по X, мм — 2000: Y, мм и Z, мм — эти поля оставляем нулевыми.

Кроме того, опция Создавать боковые стержни должна быть отмечена флажком.


4. ^ Присвоение поперечного сечения стержневым элементам модели конструкции и задание параметров материала.

Перед запуском модели конструкции на расчет всем стержневым элементам модели должно быть присвоено поперечное сечение.

4.1. ^ Задание поперечного сечения стержневым элементам модели конструкции.

Для задания стандартного сечения всем элементам достаточно взять его из библиотек стандартных сечений, которые поставляются вместе с модулем АРМ Structure3D. Если сечение нестандартное, то оно должно быть предварительно помещено в одну из библиотек сечений.

Переходим в режим задания поперечного сечения стержням нажатием на панели инструментов «Свойства» кнопки «Сечения всем» (меню Свойства/Сечения всей конструкции), после чего открывается диалоговое окно «Библиотека: ...»:





Затем необходимо загрузить требуемую библиотеку. Для этого нажимаем кнопку «Загрузить» и указываем путь к этой библиотеке. Стандартные библиотеки располагаются в той же директории, где установлена система АРМ WinMachine.








После загрузки библиотеки из списка Имя сечения выбираем сечение — Двутавр с уклоном № 10 ...и нажимаем кнопку «ОК».



После этого в открывшемся диалоговом окне подтверждаем свое желание задать выбранное сечение всем стержням.





Ориентация сечения будет произведена программой автоматически.


4.2. Проверка ориентации сечения и его поворот. Для того чтобы просмотреть, как ориентировано поперечное сечение на том или ином стержне, следует этот элемент выделить, а затем нажать на панели инструментов «Свойства» кнопку «Ориентация сечения» (меню Свойства/Ориентация сечения).





На выделенных стержнях будет показано положение сечения. Если сечение слишком маленькое (большое), то увеличить (уменьшить) его показ можно с помощью кнопки «+» (« - ») на клавиатуре.

В этом же режиме можно поворачивать сечение отдельного стержня (или группы предварительно выделенных стержней) вокруг своей оси, для чего нужно щелкнуть мышью в непосредственной близости от этого стержня. При этом показываемое красным цветом сечение станет зеленым. Перемещение мыши по полю вида в горизонтальном направлении будет сопровождаться поворотом сечения вокруг своей оси. Внизу, на панели статуса, появится числовое значение угла поворота данного сечения в градусах. Шаг угла поворота равен шагу курсора в угловом направлении, по умолчание принимаемому за 1 град. Щелчком правой кнопкой мыши в процессе поворота вызывается диалоговое окно, в котором можно задать в числовом виде угол поворота сечения.

4.3. ^ Задание параметров материала стержневым элементам модели конструкции. В общем случае параметры материала стержней могут быть заданы аналогично тому, как были заданы параметры материала для пластин (см. п. 3), но в нашем случае все проще. По умолчанию новым элементам присваиваются свойства того материала, который установлен по умолчанию. Таким материалом является сталь Ст.З, что и соответствует условию нашей задачи.

5. ^ Закрепление модели конструкции с помощью опор. По условию задачи, пролет моста установлен на четырех абсолютно жестких шарнирных опорах. Из конструктивных соображений на одной стороне модели поставим шаровые шарниры, а с противоположной стороны — шарниры с разрешением перемещения вдоль направления оси моста.

Шарниры устанавливаются в узлах.

Для установки шаровых шарниров выделим два узла в «ближней» к нам части модели моста. Затем нажимаем в меню Рисование/Опора и щелкаем на одном из выделенных узлов.



Открывается диалоговое окно «Установка опоры», в полях ввода которого задаем тип устанавливаемых опор.


В нашем случае для установки шарнирных шаровых опор достаточно запретить все перемещения, т.е. поставить флажки опций ^ Запрет по X, Запрет по У и Запрет по Z или же нажать кнопку «Шарнирная опора», в результате чего флажки запретов перемещения по всем координатам появятся автоматически.

В узлах с другой стороны модели конструкции моста устанавливаем такой же тип опоры, но снимаем флажок с опции Запрет по У. На этом установка опор закончена.









Задание силовых факторов, действующих на элементы модели.

Мост будет находиться под действием двух силовых факторов:

– собственного веса;

– нагрузок, приложенных к узлам.(сила по заданию табл. 1.1)

6.1. Учет собственного веса конструкции. Собственный вес конструкции — распределенная сила, приложенная ко всем элементам модели конструкции, действующая в направлении, противоположном оси Z глобальной системы координат. Для учета собственного веса в меню Нагрузки выбираем Загружения... и в открывшемся диалоговом окне «Загружения» задаем множитель собственного веса для Загружения 0.



По умолчанию всегда создается Загружение 0, которое активно и включено (т. е. в окнах редактора отображаются те нагрузки, которые в нем находятся).




В этом загружении в нашем случае будут находиться все действующие на модель силовые факторы. О том, что это загружение активно, говорит флажок, расположенный слева от названия загружения. В этом загружении (как и в любом другом) есть множитель собственного веса, по умолчанию равный нулю (т.е. вес конструкции при таком значении множителя учитываться не будет). Для учета собственного веса следует изменить этот множитель на 1. Делается это так.

Сначала необходимо выделить Загружение 0, щелкнув на нем левой кнопки мыши, а затем нажать кнопку «Изменить». После нажатия этой кнопки откроется диалоговое окно «Загружение», в поле ввода которого записываем множитель 1.










Пользователь имеет возможность записать в это поле ввода значение, отличное от единицы. Это приведет к тому, что вес будет учитываться с соответствующим множителем.

Внимание! Если в конструкции создано несколько загружений и рассчитывается комбинация из нескольких загружений, то для учета действия собственного веса множитель собственного веса необходимо вводить только в одном из загружений, входящих в эту комбинацию.


6.2. ^ Задание распределенной нагрузки, действующей на пластинчатые элементы конструкции. Выделяем пластинчатые элементы модели, на которые действует распределенная нагрузка, и нажимаем в меню Нагрузки/Нормальная нагрузка на пластину.








Затем щелкаем на одной из выделенных пластин, после чего откроется диалоговое окно «Нормальная распределенная нагрузка», в полях ввода которого следует задать величину и направление действующей силы.



Распределенная нагрузка на пластину задается в локальной системе координат пластины. Нормалью к пластине является вектор Z, и величину нагрузки в зависимости от его направления следует задавать с тем или иным знаком. В нашей задаче нагрузка действует в направлении сверху-вниз (в направлении вектора нормали), т. е. имеет знак «+». Величину силы, т. е. число 0.1, записываем в поле ввода Значение 1, Н/мм2. После того как мы завершаем задание распределенной нагрузки, она схематически отрисовывается на тех элементах, к которым она приложена.






^ Выполнение расчета.

Для запуска модели конструкции на расчет следует выбрать в меню Расчет пункт Расчет... и в открывшемся диалоговом окне «Расчет» указать тот тип расчета, который необходимо выполнить.



В нашей задаче это будет ^ Статический расчет и Устойчивость, поэтому отмечаем эти типы расчета флажками.



Просмотр результатов расчета.

После выполнения расчета пользователь имеет возможность посмотреть:

Карты результатов по напряжения, перемещениям и нагрузкам.


Числовые значения максимального напряжения, максимального перемещения и максимального внутреннего силового фактора в произвольном сечении стержневых элементов, а также пластинчатых или твердотельных элементов.

Распределение напряжений в произвольном сечении стержневых элементов модели.

Эпюры различных силовых факторов в стержневых элементах модели конструкции.

• Значения реакций во всех опорах модели конструкции.

Значения всех силовых факторов во всех узлах модели конструкции.

Эпюры всех силовых факторов в стержневых элементах модели конструкции.

Числовое значение коэффициента запаса по устойчивости и форму потери устойчивости.

Анализ результатов расчета проиллюстрируем на примере просмотра карты напряжений, распределения напряжений в поперечном сечении, величин силовых факторов для стержневого элемента в узле, а также эпюры силовых факторов для выбранного стержня и результатов расчета на устойчивость.

9.1. Просмотр карты результатов. Выбираем в меню Результаты пункт Карта результатов...(рисунок 9), что приводит к появлению диалогового окна «Параметры вывода результатов».



Рисунок 9

Из выпадающего списка ^ Выбор результатов выбираем тип карты результатов (по напряжениям, перемещениям или нагрузкам), а из выпадающих списков Стержни и Пластины выбираем те элементы, результаты расчета которых нас интересуют (рисунок 10). После этого на экране монитора открывается карта напряжений, на которой с помощью различных цветов показываются величины эквивалентных напряжений в пластинчатых и стержневых элементах модели конструкции.



Рисунок 10

Важно, что на карте напряжений с помощью соответствующего цвета показан максимальный уровень эквивалентных напряжений в стержнях конструкции (показ пластинчатых элементов отключен). Карта напряжений построена на деформированной модели, но на ней показывается также и исходная недеформированная модель (черным цветом). Максимальное число на шкале напряжений соответствует максимальному напряжению во всей конструкции (рисунок 11).



Рис 11

9.2. Просмотр внутренних силовых факторов в узлах элементов. Для просмотра внутренних нагрузок в узлах элементов выбираем в меню Результаты пункт Нагрузки.... Затем в открывшемся диалоговом окне «Результаты» указываем тот элемент, результаты расчета которого необходимо просмотреть. Выбор элемента можно осуществить либо с помощью списка элементов, либо простым щелчком на нем в режиме выбора элементов.






В окне «Результаты» показываются: общая масса конструкции, величины максимальных напряжений и перемещений и номера элементов, в которых наблюдаются максимальные напряжения и перемещения.

У выбранного элемента в таблице ^ Внутренние нагрузки в узлах элементов показываются: локальная система координат, координаты узлов, смещения узлов, угловые перемещения, силы и моменты в узлах.

Для любого выбранного стержня можно просмотреть эпюры силовых факторов: нажимаем кнопку «Показать графики...» и в открывшемся диалоговом окне «Графики» отмечаем для просмотра один из перечисленных графиков.

В качестве примера нажмем кнопку «Вертикальный» в группе параметров Моменты изгиба.





Слева на графике находится узел 1 (начало) для выбранного стержня, а справа — узел 2 (конец). Наведя указатель мыши на какую-либо точку графика, пользователь получает значения координат X и Y в тех единицах, которые указаны на координатных осях.

9.3. ^ Просмотр напряжений в поперечном сечении стержня. Пользовать имеет возможность просмотреть распределение напряжений в поперечном сечении любого из стержневых элементов. Для этого нужно войти в меню Результаты/Напряжения в сечении... и указать нужный стержень, щелкнув по нему левой кнопкой мыши. На этом стержне появится небольшая стрелка, которая при движении мыши перемещается по выбранному стержню. С помощью этой стрелки следует уточнить конкретное положение сечения на стержне.

Шкала напряжений показывает диапазон напряжений, которые имеют место в конкретном поперечном сечении.

Изменением сечения отдельных стержней добиться наиболее равномерной их нагруженности.

9. ^ Вывод результатов на печать и в формат *.rtf.

Для вывода результатов расчета на печать нажмите в основном окне программы кнопку «Печать» меню Файл/Печать...) и в открывшемся окне «Выбор данных для печати» отметьте флажками те данные и результаты, которые требуется вывести на печать. Вывод результатов расчета осуществляется в текстовый файл формата *.rtf (кнопка «RTF»), который может быть открыт в большинстве текстовых редакторов, так что пользователь имеет возможность его редактировать. Такая возможность особенно удобна в том случае, когда по результатам расчета нужно подготовить отчет по заданной форме.


Отчет по работе:


  1. Тема лабораторной работы.

  2. Цель.

  3. Схема нагружения мостовой конструкции по варианту.

  4. Схема результата расчета напряженного состояния первого варианта конструкции, когда в сечениях используется двутавр №10.

  5. Меняем нагрузку на максимально нагруженные стержни.

  6. Схема результата расчета напряженного состояния, когда максимально нагруженные стержни в конструкции заменены на двутавр №20.

  7. Выписать нагрузки по 1,2,3,4 стержням.

  8. Сделать вывод. Например, «конструкцию моста можно оптимизировать путем замены сечения максимально нагруженных стержней на сечение, которое может испытывать большие нагрузки. Аналогично можно заменить сечения, которые испытывают малые напряжения. Это позволит уменьшить металлоемкость конструкции».


Похожие:

Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы iconОптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы
Цель работы: Оптимизация геометрии элементов конструкции в целях снижения металлоемкости
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы iconЦель работы Порядок выполнения работы
Цель работы : Знать основные единицы физических величин и дольные единицы измерений
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы iconФизико-энергетического факультета Расчетное задание. Дисциплина: «Экономика энергетики». «Оптимизация режимов работы высоковольтных электрических сетей». Образец расчёта
Разработка мероприятий по оптимизации режимов работы вв сети
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы icon7 Изучение структуры ip-адреса Цель работы
Цель работы: изучение принципов адресации в сетях tcp/ip и приобретение практических навыков применения и назначения ip-адресов с...
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы icon6 Расчет конфигурации сети Ethernet Цель работы
Цель работы: изучение принципов построения сетей по стандарту Ethernet и приобретение практических навыков оценки корректности их...
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы iconгосударственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования
Описание конструкции. Материал конструкции и его технологические свойства
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы iconПотенциометрическое определение железа (III) в растворе Цель работы
Цель работы: ознакомление с методом потенциометрического титрования. Определение конечной точки титрования по кривым титрования,...
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы icon3. Опалубочные работы. Опалубка
Требования: сопротивление расчетному давлению бетонной смеси – не менее 8 кПа, прогиб щитов – не выше 1/400 пролета при максимальных...
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы icon3. Опалубочные работы. Опалубка
Требования: сопротивление расчетному давлению бетонной смеси – не менее 8 кПа, прогиб щитов – не выше 1/400 пролета при максимальных...
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы iconПреподаватель д т. н., профессор В. А. Ефимов оптимизация состава резиновой смеси отчет о лабораторной работе по курсу "Планирование и оптимизация исследований" ягту 150600-005 лр
Оптимизировать состав резиновой смеси для протектора по содержанию серы, сульфенамида ц и технического углерода п 234. Рецепт резиновой...
Оптимизация пролета мостовой конструкции в арм structure3d цель работы iconУважаемый Владимир Владимирович! В межрегиональное общественное движение в защиту прав родителей и детей «Межрегиональное родительское собрание»
Гуз яо борисоглебской црб с 01. 01. 2013 г. Цель сокращения – оптимизация деятельности центральной районной больницы и «приведение...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Документы


При копировании материала укажите ссылку ©ignorik.ru 2015

контакты
Документы