Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z metody elementów
Transkrypt
Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z metody elementów
POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z metody elementów skończonych w programie ADINA Obliczenia statycznie obciążonej belki Szczecin 2005 Zadanie 1 Przedmiotem obliczeń jest belka obciążona siłą skupioną P, obciążeniem ciągłym q i momentem gnącym M, jak pokazano na zamieszczonym poniżej rysunku. Wszystkie składowe obciążenia narastają w sposób statyczny od wartości zerowych do wartości maksymalnych w jednym kroku czasowym . Celem obliczeń jest wyznaczenie reakcji podpór, wykresów sił tnących i momentów gnących, przemieszczenia przekroju w punkcie 2 w osi Z oraz kąta obrotu przekroju poprzecznego w punkcie 1. Dodatkowo należy wyznaczyć maksymalny moment zginający i maksymalną siłę tnącą. Dane do obliczeń: a = 1 m, b = 0.05 m, P = 100 N, q = 100 N/m, M = 100 Nm, E = 2.1*105 N/mm2, ν = 0.33. KOLEJNE ETAPY ROZWIĄZYWANIA ZADANIA 1. Uruchomić program ADINA AUI ♦ Wybrać: Start→Programy→ADINA System 8.2→ ADINA AUI ♦ Z listy rozwijanej wybrać moduł ADINA 2. Określenie nagłówka ♦ Wybrać: Control→Heading… i wprowadzić nagłówek „BELKA” 3. Określenie globalnych stopni swobody ♦ Wybrać: Control →Degress of Freedom…i ustawić parametry jak poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 2 4. Określenie geometrii belki ♦ Wcisnąć ikonę Definie Points ♦ i wprowadzić dane punktów jak poniżej: Point# X1 X2 X3 1 0 0 0 2 0 1 0 3 0 2 0 4 0 3 0 5 0 0 0.1 Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wcisnąć ikonę Point Labels ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: ♦ Wcisnąć ikonę Defnie Lines , a następnie utworzyć linie (typ linii: Straight) (aby dodać linię wcisnąć Add…, wprowadzić punkty, a następnie wcisnąć Save – operacje powtórzyć po każdej zdefiniowanej linii) Line# Point 1 Point 2 1 1 2 2 2 3 3 3 4 ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wcisnąć ikonę Line/Edge Labels ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: 3 5. Określenie warunków brzegowych ♦ Wcisnąć ikonę Apply Fixity następnie przycisk Define… ♦ Dodać dwa nowe rodzaje zanocowania o nazwie P1 i P4 - wcisnąć przycisk Add…w celu dodania pierwszego zamocowania i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: ♦ Wcisnąć Save by zatwierdzić, a następnie Add ♦ Wcisnąć Ok by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Po powrocie do okna Apply Fixity wprowadzić następujące dane: 4 ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wcisnąć ikonę Boundary Plot ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: 6. Przyłożenie obciążenia ♦ Wcisnąć ikonę Apply Loads ♦ wybrać typ obciążenia: Force, a następnie przycisk Define… oraz Add…i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Po powrocie do okna dialogowego Apply Loads wprowadzić dane: 5 Wcisnąć Apply by zatwierdzić ♦ wybrać typ obciążenia: Line, a następnie przycisk Define… oraz Add…i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Po powrocie do okna dialogowego Apply Loads wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć Apply by zatwierdzić ♦ wybrać typ obciążenia: Moment, a następnie przycisk Define… oraz Add…i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Po powrocie do okna dialogowego Apply Loads wprowadzić dane: 6 ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wcisnąć ikonę Load Plot ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: 7. Określenie materiału i rodzaju elementów. ♦ Wybrać: Model→Materials→Elastic→Isotropic… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wcisnąć ikonę Element Groups i wprowadzić dane: 7 ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 8. Określenie parametrów przekroju poprzecznego belki ♦ Wcisnąć ikonę: Cross Sections i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 9. Ustalenie gęstości siatki ♦ Wybrać: Meshing →Mesh Density →Complete Model, w pozycji “Subdivision Mode” wybrać “Use Length” i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 8 ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: 10. Generacja elementów skończonych W ćwiczeniu zostaną użyte elementy belkowe dwu węzłowe ♦ Wcisnąć ikonę: Mesh Lines ♦ i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wcisnąć ikonę: Node Symbol ♦ Wcisnąć ikonę: Node Labels ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: 9 11. Zapisanie pliku i uruchomienie obliczeń ♦ Zapisanie pliku → wcisnąć: ikonę Save i nazwać plik: BELKA ♦ Uruchomienie obliczeń → wcisnąć: ikonę Data File/Solution plik: BELKA i nazwać 12. Prezentacja wyników ♦ Po wykonaniu obliczeń przejść do modułu ADINA-PLOT ♦ Otworzyć plik BELKA.por Prezentacja graficzna wyników Deformacja belki ♦ Wcisnąć ikony: Show Deformed Mesh , Show Original Mesh , Scale Displacements ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: Wykres sił tnących ♦ Wybrać: Display→Element Line Plopt→Create… i wprowadzić dane: 10 ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: Wykres momentów gnących ♦ Wybrać: Display→Element Line Polpt→Create… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: Reakcje w podporach 11 ♦ Wybrać: Display→Reaktion Plopt→Create… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: Określenie wartości liczbowych ♦ Wcisnąć ikonę: Node Symbol ♦ Wcisnąć ikonę: Node Labels ♦ Ekran powinien wyglądać następująco: Reakcje w podporach 12 ♦ Wybrać: List→Value List→Zone… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć Apply by zatwierdzić Kąt obrotu przekroju 1 ♦ W celu określenia kata obrotu w punkcie 1 należy najpierw zdefiniować ten punkt ♦ Wybrać: Definitions→ Model Point →Node… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wybrać: List→Value List→Model Point… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć Apply by zatwierdzić Przemieszczenie przekroju 2 w osi Z 13 ♦ W celu określenia przemieszczenie przekroju 2 w osi Z należy najpierw zdefiniować ten przekrój ♦ Wybrać: Definitions→ Model Point →Node… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wybrać: List→Value List→Model Point… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć Apply by zatwierdzić Maksymalny moment zginający ♦ Wybrać: List→Value Extreme→Zone… i wprowadzić dane: ♦ Wcisnąć Apply by zatwierdzić Maksymalna siła poprzeczna ♦ Wybrać: List→Value Extreme→Zone… i wprowadzić dane: 14 ♦ Wcisnąć Apply by zatwierdzić Zadanie 2 Zmniejszyć liczbę elementów i porównać wyniki z wynikami z zadania 1 KOLEJNE ETAPY ROZWIĄZYWANIA ZADANIA 1. Przejść do modułu ADINA ♦ Z listy rozwijanej wybrać moduł ADINA ♦ Otworzyć plik BELKA.idb 2. Usunięcie siatki elementów skończonych ♦ Wcisnąć ikonę: Delete Mesh i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 15 3. Ustalenie nowej gęstości siatki ♦ Wybrać: Meshing→Mesh Density→Complete Model, w pozycji “Subdivision Mode” wybrać “Use Length” i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 4. Generacja elementów skończonych W ćwiczeniu zostaną użyte elementy belkowe dwu węzłowe ♦ Wcisnąć ikonę: Mesh Lines ♦ i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 5. Zapisanie pliku i uruchomienie obliczeń ♦ Zapisanie pliku → wcisnąć: ikonę Save i nazwać plik: BELKA_1 ♦ Uruchomienie obliczeń → wcisnąć: ikonę Data File/Solution plik: BELKA_1 i nazwać 6. Prezentacja wyników ♦ Po wykonaniu obliczeń przejść do modułu ADINA-PLOT ♦ Otworzyć plik BELKA_1.por 16 Zadanie 3 Wykonać zadanie 1 w 20 krokach czasowych ( pokazać symulacje ugięcia belki) KOLEJNE ETAPY ROZWIĄZYWANIA ZADANIA 1. Przejść do modułu ADINA ♦ Z listy rozwijanej wybrać moduł ADINA ♦ Otworzyć plik BELKA.idb 2. Określenie funkcji czasowych i ilości kroków ♦ Wybrać: Control →Time Function…i ustawić parametry jak poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno ♦ Wybrać: Control →Time Step…i ustawić parametry jak poniżej: ♦ Wcisnąć OK by zatwierdzić i zamknąć okno 3. Zapisanie pliku i uruchomienie obliczeń ♦ Zapisanie pliku → wcisnąć: ikonę Save i nazwać plik: BELKA_2 ♦ Uruchomienie obliczeń → wcisnąć: ikonę Data File/Solution plik: BELKA_2 i nazwać 17 4. Prezentacja wyników ♦ Po wykonaniu obliczeń przejść do modułu ADINA-PLOT ♦ Otworzyć plik BELKA_2.por Symulacja ugięcia belki ♦ Wcisnąć ikony: Scale Displacements , Movie Load Step , Animate 18