Признаки схемы и типы стрежневых КЭ для решения задач в ЛИРА САПР
Рекомендации по применению разных признаков схемы и типов стрежневых КЭ для решения задач в ЛИРА САПР
Теоретические предпосылки
Признаки схемы
В ПК ЛИРА-САПР, при создании новой задачи, требуется выбрать признак схемы. Всего признаков схемы шесть (в версии 2018 и старше):
- Признак 1 — схемы, располагаемые в плоскости XOZ; каждый узел имеет 2 степени свободы – линейные перемещения вдоль осей X, Z или X2, Z2
- Признак 2 — схемы, располагаемые в плоскости XOZ; каждый узел имеет 3 степени свободы – линейные перемещения вдоль осей X, Z или X2, Z2 и поворот вокруг оси Y или Y2
- Признак 3 — схемы, располагаемые в плоскости XOY; каждый узел имеет 3 степени свободы – линейное перемещение вдоль оси Z или Z2 и повороты вокруг осей X, Y или X2, Y2
- Признак 4 — пространственные схемы, каждый узел которых имеет 3 степени свободы – линейные перемещения вдоль осей X, Y, Z или X2, Y2, Z2.
- Признак 5 — пространственные схемы общего вида с 6 степенями свободы в узле.
- Признак 6 — пространственные схемы общего вида с 7 степенями свободы в узле. То же что и Признак 5, но с дополнительной степенью свободы W — депланация сечения стержня.
В данной статье будут даны рекомендации по применению различных признаков схем для решения разных типов задач с целью экономии времени на создание модели.
Тип конечного элемента
Перечень типов конечных элементов (типов КЭ) представлен в Библиотеке КЭ в соответствующем разделе справки ЛИРА САПР.
При составлении стержневых моделей, в подавляющем большинстве случаев, используется тип КЭ10 – Универсальны пространственный стержневой КЭ, имеющий шесть степеней свободы в узле. Повсеместное применение данного Типа КЭ, так же, как и пятого признака схемы, вызывает необходимость доработки расчётной модели для её корректной работы.
Практическое использование
Признак схемы 1 (две степени свободы в узле, перемещения X, Z) XOZ
При выполнении расчёта плоской металлической фермы из металлических уголков целесообразно применять признак схемы 1 (Две степени свободы в узле), а стержневым элементам назначать Тип КЭ 1. Чтобы назначить КЭ тип 1 элементам схемы, следует отметить нужные элементы и вызвать команду смена типа КЭ (см. статью https://rflira.ru/kb/3/488/)
1 Отметка стержней и установка шарниров на концах;
2 Отображение местных осей стержней для правильного назначения узлов установки шарниров в стержнях
Применение КЭ1 позволит сэкономить время на выполнении вышеуказанных операций и сократит время выполнения расчёта компьютером.
Область применения первого признака схемы:
- Плоские шарнирно-стержневые системы;
- Однопролётные балки;
Признак схемы 2 (три степени свободы в узле, перемещения X, Z, Uy) XOZ
При выполнении расчёта фермы из замкнутых гнуто-сварных профилей по серии 1.263.2-4, а также ферм серии 1.460.3-14 типа «Молодечно», требуется выполнить её расчёт как плоской рамной системы, т.к. в узлах соединения элементов данной фермы будут возникать изгибающие моменты, влияющие на проверку и подбор стального сечения.
Применяемый тип конечного элемента для расчёта фермы: Тип 2, Тип 10.
Область применения второго признака схемы:
- Расчёт плоских рам
- Расчёт неразрезных многопролётных балок
Признак схемы 3 (три степени свободы в узле, перемещения Z, Ux, Uy) XOY
При выполнении расчёта плит, расположенных в горизонтальной плоскости, целесообразно применять признак схемы 3 (три степени свободы в узле), элементам пластин при этом следует назначить тип КЭ11.
Применение КЭ11 позволит сэкономить время при выполнении расчёта компьютером.
Область применения данного признака схемы:
- расчёт неразрезных многопролётных балок
- расчёт плитных конструкций со свободным опиранием и жёстким защемлением
Признак схемы 4 (три степени свободы в узле, перемещения X, Y, Z)
При выполнении расчёта пространственной шарнирно-стержневой конструкции, целесообразно применять данный признак схемы. К таким конструкциям, как правило, относятся металлические башни с шарнирным соединением стержней. Рекомендации по расчёту металлических башен можно посмотреть здесь https://rflira.ru/kb/105/722/
Применяемый тип конечного элемента – Тип 4, Тип 10
Область применения четвёртого признака схемы: Шарнирно-стержневые модели
Признак схемы 5 (шесть степеней свободы в узле, перемещения X, Y, Z, Ux, Uy, Uz)
Это самый широко используемый признак схемы, подходящий для решения подавляющего большинства задач. При моделировании шарнирно-стержневых систем, рекомендуется использовать признак схемы 4, однако, в случае невозможности применения данного признака схемы, когда, к примеру, шарнирно-стержневая модель находится в составе пространственной рамы, используется пятый признак схемы.
Для исключения возможности передачи изгибающего момента, на концах стержней следует устанавливать шарниры (см. статью https://rflira.ru/kb/108/667/). Применение конечного элемента Тип 4 позволит сэкономить время на выполнении данной операции.
При моделировании многостержневых систем, в целях экономии времени целесообразно использовать КЭ Тип 4 для элементов, конструктивная схема которых подразумевает работу элемента только при действии осевых сил.
