Учет деформации сдвига

[FR16 2]

Заранее предупрежу, что тема вопроса довольно объемная, но постараюсь задавать четкие вопросы.

Для начала обрисую суть проблемы. 

Согласно нормам РМРС, перекрытия считаются по балочной идеализации, только. Так уж повелось, но расчет перекрытий такого рода считается в программе, написанной в 83м году. Все бы в целом ничего, но во-первых она реализована не в exe-шнике а в языке программирования, входные и выходные данные выводятся в соответствующие файлики и работает это только на старых компах, из-за чего и сидим на них. (а потом удивляются, что это наши КБ такие отсталые в техническом плане). Во-вторых подобный подход сильно тормозит рабочий процесс, своей необходимостью забить данные а потом анализировать всё это дело вставив результаты в эксель. В третьих... это в третьих и привело к написанию собственно проблемы.

 

1. Дело в том, что программа написана была в своё время в головном институте и рекомендована была к использованию во всех КБ отрасли для решения оных задач. Фишкав том, что она учитывает деформацию сдвига. В старых версиях ансиса был конечны элемент beam4  в котором происходил учет сдвига по соответствующим осям (пишется в мануале к beam3 как: The shear deflection constants (SHEARZ and SHEARY)). Этот элемент полностью соответствует тому что реализован в проге 83г.р. Но к сожалению, ансис на данный момент уже не поддерживает beam3, в мануле есть только редкие отсылки к этому элементу с припиской вроде что beam3 как и beam4 типа что-то вроде достояния истории и рекомендуем использовать beam 188/189. Но вот незадача. - эти "современные" элементы сдвиг не учитывают. В верификационных задачах ансис и программа 83г.р. дает разные ответы при прочих равных исходных данных вроде размерности сетки и граничных условиях. Однако, если назначать сечения в DM из набора стандартных, а не рисовать в user defined, то удивительным образом сдвиг учитывается. Это значит что эти сволочи зашили параметр который мы называем сдвиговой площадью - (отношение площади сечения к площади стенки) только для тех сечений которые есть в списке стандартных... и это отношение оно определяется экспериментально - в нашем случае оно фиксированно согласно нормативному документу. Но... Проблема в том что наши профиля отличаются от тех что есть... у ансиса. Тот же полособульб.

В общем и в целом - как решить данную задачу в ансисе, дабы отойти от порочной практики содержания старой аппаратуры и повысить производительность труда?

 

2. Вообще, что это за The shear deflection constants? В чем его физический смысл? В иностранной литературе если погуглить, я нашел лишь методичку лесотехнического университета (ну надо же, у них тоже есть лесопилка))) где писалось что для каждого профиля -а именно квадрат, круг, тавр, уголок - эти отношения такие-то.. и получены экспериментально. Т.е. они фиксированы. Т.е. что ансис в WB и сделал- задал в неявной форме через стандартные профиля. В наших же учебниках по сопромату (Дарков-Шапошников и Александров, да и Биргер) я что-то вообще не нашел этого. Почему-то в разделе сдвиг про это вообще ни слова, что есть некий коэффициент формы, который учитывает то, какая часть площади профиля участвует в сдвиговой деформации (если я вообще правильно понимаю смысл этого коэффициента).

[Борман 2 375]

Т.е. если стандартное сечение задать как кастомное то ответ в Ангсисе будет другой ?

[AlexKaz 1 821]

" она реализована не в exe-шнике а в языке программирования"

Когда в наличии исходники (угадаю, в них код формирует типовые МКЭ'шные матрицы жёсткости) - почему бы не написать по ним свой элемент для ANSYS?

Забил балку в Workbench - вижу 3 узла на элемент. Т.е. формулировка квадратичная. Пробовали кубическую в Beam188/189 (keyopt(3)=3)?

[Fedor 1 597]

"В общем и в целом - как решить данную задачу в ансисе, дабы отойти от порочной практики содержания старой аппаратуры и повысить производительность труда?" - плюньте на архаичные нормы и просто считайте на основе достижений механики деформируемого тела. В СП есть указание использовать новейшие достижения науки. На него и ссылайтесь и посылайте всех на слово их пары математических символов и еще какого-то значка в математике не используемого. А те указания фтопку :)

"Почему-то в разделе сдвиг про это вообще ни слова" - от сдвига надо поперечную арматуру ставить и ручками считать. Я использую и учет влияния продольной арматуры как в еврокодах. В наших нормах такого нет, но где-то была статья об испытаниях на Урале и в Белоруссии, которые показали, что в еврокодах все нормально для безбалочных перекрытий. Иногда и капители приходится делать при больших пролетах. Их обычно считаю локально как трехмерные для надежности. Сначала проверяя по аналитике из книжки Тимошенко, Кригера , а потом уже возмущая исходную капителями . Ну и продавливание сваями фундаментных плит примерно так же. :)

Формулу Журавского обычно во всех букварях по сопромату приводят...https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%96%D1%83%D1%80%D0%B0%D0%B2%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9,_%D0%94%D0%BC%D0%B8%D1%82%D1%80%D0%B8%D0%B9_%D0%98%D0%B2%D0%B0%D0%BD%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87#.D0.A4.D0.BE.D1.80.D0.BC.D1.83.D0.BB.D0.B0_.D0.96.D1.83.D1.80.D0.B0.D0.B2.D1.81.D0.BA.D0.BE.D0.B3.D0.BE

Изменено 1 октября 2016 пользователем Fedor

[Arkur 15]

В Samcef учитывается shear force для элемента pipe. А в WB можно считать под samcef.

[Fedor 1 597]

https://en.wikipedia.org/wiki/Timoshenko_beam_theoryвезде где есть балочная теория Тимошенко есть и учет сдвига. Но на напряжениях это не особо сказывается, то есть и моментах и прочих интегральных силовых характеристиках. На прогибах чуть податливее видимо может быть - effectively lowers the stiffness of the beam. Надо посравнивать с трехмерными. И более строгой балочной теорией из теории упругости http://lib-bkm.ru/12566 :)

Для железобетона, когда из-за ползучести деформации растут в 3-4 раза, этой мелочью с несколькими процентами можно пренебречь без потерь в точности и пользоваться теорией Эйлера - Бернулли. А лучше вообще так - http://www.exponenta.ru/soft/Mathemat/pinega/a11/a11.aspэлементы делать :)

Изменено 4 октября 2016 пользователем Fedor

[soklakov 1 475]

везде где есть балочная теория Тимошенко есть и учет сдвига

@@Fedor, если в двух словах, балка Белычко от балки Тимошенко чем отличается? 

[Fedor 1 597]

Не знаю. Их можно много разных напридумывать http://www.pinega3.narod.ru/charmat/charmat.htm .

Насколько помню, Белычко это для динамики, а там обычно ради скорости жертвуют точностью...

http://www.twirpx.com/file/176655/по моему тут более строгий вывод :)

http://www.mscsoftware.ru/docs/conf/forum2015/stend/11_MADI_Tavshavadze_Demyanushko_Karpov.pdfСудя по этому, сдвиги не учитывают ...

Изменено 21 октября 2016 пользователем Fedor