Моделирование расчетной схемы подкрановой балки с рельсом

[Antunemio 0]

Добрый день!

Имеется задача по определению напряженно-деформированного состояния подкрановой балки с рельсом в ANSYS. Нужно замоделировать конструкцию так, чтобы рельс не работал с верхним поясом совместно на изгибные нагрузки, но учитывалась его жесткость при восприятии крутильных напряжений. В реальности рельс, по сути, просто покоится на верхнем поясе (тип контакта frictionless сталь по стали), а из плоскости балки его держат крючья или сварные швы. Детальное моделирование конструкции один в один с 3D-моделированием крючьев выглядит весьма затруднительным (еще возникнут сложности по учету совместной работы крючьев с рельсом, их контакты и т.д.), дальнейший расчет с большим количеством КЭ в виде 3D-тел будет очень громоздким.

Какие есть варианты моделирования? Если кто-то сталкивался или догадывается, как можно замоделировать балку с рельсом, то подскажите, пожалуйста.

Уже рассматривал вариант с моделированием рельса с КЭ в виде стержней, подкрановой балки в виде пластин - задача не считается (как я понял из-за ошибки: не хватает связей в стержне).

Вариант с моделированием рельса с КЭ в виде 3D-тел, подкрановой балки в виде пластин (или 3D-тел) отлично работает на вертикальные нагрузки, плохо на горизонтальные нагрузки.

 

Схема подкрановой балки с рельсом:

https://drive.google.com/file/d/1oQlqtptA6Hj17ADCRpG0k7jc746-A4gu/edi

[Orchestra2603 224]

14 hours ago, Antunemio said:

Добрый день!

Имеется задача по определению напряженно-деформированного состояния подкрановой балки с рельсом в ANSYS. Нужно замоделировать конструкцию так, чтобы рельс не работал с верхним поясом совместно на изгибные нагрузки, но учитывалась его жесткость при восприятии крутильных напряжений. В реальности рельс, по сути, просто покоится на верхнем поясе (тип контакта frictionless сталь по стали), а из плоскости балки его держат крючья или сварные швы. Детальное моделирование конструкции один в один с 3D-моделированием крючьев выглядит весьма затруднительным (еще возникнут сложности по учету совместной работы крючьев с рельсом, их контакты и т.д.), дальнейший расчет с большим количеством КЭ в виде 3D-тел будет очень громоздким.

Какие есть варианты моделирования? Если кто-то сталкивался или догадывается, как можно замоделировать балку с рельсом, то подскажите, пожалуйста.

Уже рассматривал вариант с моделированием рельса с КЭ в виде стержней, подкрановой балки в виде пластин - задача не считается (как я понял из-за ошибки: не хватает связей в стержне).

Вариант с моделированием рельса с КЭ в виде 3D-тел, подкрановой балки в виде пластин (или 3D-тел) отлично работает на вертикальные нагрузки, плохо на горизонтальные нагрузки.

 

Схема подкрановой балки с рельсом:

https://drive.google.com/file/d/1oQlqtptA6Hj17ADCRpG0k7jc746-A4gu/edi

У меня не работает ссылка. А не видя самой конструкции, сложно что-то конкретное сказать.

Если ограничиться какими-то общими словами, то в оболочечно-балочных постановках в ситуациях когда нужно откюлчить передачу момента от одного элемента другому (т.е. по сути, обеспечить шарнирное соединение по какому-то направлению), я использовал Coupling: в APDL прямо коммандой CP, в воркбенче кнопочка есть. Делается модель так, чтобы в точке соединения не было связанности, а потом связываете узлы только по линейным перемещениям (т.е. оставляете их разъединенными по поворотным степеням свободы). Вроде слышал, что то же самое можно и более элегантно сделать в WB.  Может, поможет в вашем случае, может - нет.

Жду картинки :)

Изменено 13 апреля 2020 пользователем Orchestra2603

[Antunemio 0]

40 минут назад, Orchestra2603 сказал:

У меня не работает ссылка. А не видя самой конструкции, сложно что-то конкретное сказать.

Если ограничиться какими-то общими словами, то в оболочечно-балочных постановках в ситуациях когда нужно откюлчить передачу момента от одного элемента другому (т.е. по сути, обеспечить шарнирное соединение по какому-то направлению), я использовал Coupling: в APDL прямо коммандой CP, в воркбенче кнопочка есть. Делается модель так, чтобы в точке соединения не было связанности, а потом связываете узлы только по линейным перемещениям (т.е. оставляете их разъединенными по поворотным степеням свободы). Вроде слышал, что то же самое можно и более элегантно сделать в WB.  Может, поможет в вашем случае, может - нет.

Жду картинки :)

Добрый день! Спасибо за ответ!

Вот ссылка на картинку с общим видом схемы балки с рельсом (надеюсь сейчас сработает):

https://drive.google.com/file/d/1oQlqtptA6Hj17ADCRpG0k7jc746-A4gu/view

Вашу идею про объединение перемещений узлов понял, может сработает. Знаю как это делается в "легких" расчетных комплексах, но не знаю, как это сделать в ANSYS((

Работаю в ANSYS WB, изредка использую APDL, чтобы задавать дополнительные параметры конструкций.

[Orchestra2603 224]

20 hours ago, Antunemio said:

Вот ссылка на картинку с общим видом схемы балки с рельсом (надеюсь сейчас сработает):

Я посмотрел на все это дело, и возникает вечный вопрос: "а зачем?" Ну, т.е. есть мысль, как можно извратиться и "убить" изгибную вертикальную жесткость верхней балки, сохранив ее крутильную жесткость.. Но, ради чего?

Я правильно понимаю, что нагрузка приходит сверху в плоскости стенки профиля?

 

Во-первых, вклад этого двутавра и так, скорее всего, невелик, что в крутильную, что в изгибную жесткость. Можно это проверить, посчитав изгиб и кручение с этим профилем сверху и без него. Во-вторых, если мы считаем все прогибы малыми, то этот рельс можно считать приближенно приклеенным к большой балке и просто считать все "как есть". Или тут есть какой-то подвох, который я не понял?

[soklakov 1 475]

В 12.04.2020 в 23:42, Antunemio сказал:

Детальное моделирование конструкции один в один с 3D-моделированием крючьев выглядит весьма затруднительным (еще возникнут сложности по учету совместной работы крючьев с рельсом, их контакты и т.д.)

волков бояться - в лес не ходить.

даешь картинку с крючьями в тридэ!

[Antunemio 0]

В 14.04.2020 в 11:00, Orchestra2603 сказал:

Я посмотрел на все это дело, и возникает вечный вопрос: "а зачем?" Ну, т.е. есть мысль, как можно извратиться и "убить" изгибную вертикальную жесткость верхней балки, сохранив ее крутильную жесткость.. Но, ради чего?

Я правильно понимаю, что нагрузка приходит сверху в плоскости стенки профиля?

 

Во-первых, вклад этого двутавра и так, скорее всего, невелик, что в крутильную, что в изгибную жесткость. Можно это проверить, посчитав изгиб и кручение с этим профилем сверху и без него. Во-вторых, если мы считаем все прогибы малыми, то этот рельс можно считать приближенно приклеенным к большой балке и просто считать все "как есть". Или тут есть какой-то подвох, который я не понял?

Если моделировать рельс, то нагрузка будет прикладываться точечно (как от идеального круглого колеса) в виде вертикальной и горизонтальной (тормозной) составляющих.

В соответствии с положениями СП по расчету подкрановых балок, крутильная жесткость рельса учитывается при определении дополнительных напряжений в стенке от кручения, при обычных усилиях от изгиба его вклад в общую жесткость не учитывается. Вклад в кручение дают: тормозное усилие, эксцентриситет рельса, перекос крана...

Если "склеить" рельс и верхний пояс, то у последнего сильно возрастет собственная жесткость, и тогда возрастут критические параметры напряжений, используемые при проверке местной устойчивости сжатого пояса, что не будет соответствовать действительности.

[Orchestra2603 224]

 

1 hour ago, Antunemio said:

Если "склеить" рельс и верхний пояс, то у последнего сильно возрастет собственная жесткость

мне вот, вообще не очевидно, что там она сильно возрастет. Профиль этого рельса выглядит по высоте стенки раз в 10 меньше самой подкрановой балки. Я бы вообще начал бы с того, что посчитал бы деформацию от изгиба и кручения (также можно и устойчивость разных видов) с этим рельсом "наглухо приваренным" к балке и вообще без него. Лучше сделал бы оболочками, если мы говорим об устойчивости отдельных поясков и т.п. Это было бы два крайних случая, и можно было бы вообще оценить т.н."вилку". Если при этих двух вариантах напряжения и критические нагрузки разнятся не более чем на 10-15%, то и разговора вообще нет. Вообще тогда все равно, есть этот рельс,  как он там установлен, или вообще если нет его... А я именно такого бы результата и ожидал, чисто интуитивно глядя на картинку. Хотя, иногда интуиция обманывает.

 

1 hour ago, Antunemio said:

В соответствии с положениями СП по расчету подкрановых балок, крутильная жесткость рельса учитывается при определении дополнительных напряжений в стенке от кручения, при обычных усилиях от изгиба его вклад в общую жесткость не учитывается

Если вдруг окажется, что разница есть, и она существенная, моя мысль состояла в том, что можно получить такой эффект при помощи манипуляций со свойствами материала. Чтобы жесткость рельса на растяжение-сжатие и изгиб не была в модели, достаточно в материал рельса положить E, близкий к нулю (на практике хватает на 2 или 3 порядка ниже модуля реального материала). Но чтобы сохранить крутильную жесткость, нужно сохранить рельное значение G. Исходя из условия для констант для изотропных материалов, получается, что такое возможно, если коэф. Пуассона близок к 0.5, т.е. материал рельса теоритически почти не сжимаемый (т.е. объемно-несжимаемый). 

И тут могут быть проблемы у Ансиса с несжимаемостью, хотя теоритически нет никаких проблем для оболочек и балок. Поэтому, прежде чем таким заниматься, лучше убедиться, что оно того стоит.

Изменено 16 апреля 2020 пользователем Orchestra2603
опечатки