Интерпретация значений Force reaction

[ZV1237 10]

Добрый день, уважаемые коллеги!

 

Имеется элемент решетки металлической фермы, замоделированный пластинами (считаем в Static Structural). Для получения усилий в поперечном сечении данного элемента фермы используем инструменты Force reaction и Moment reaction, заданные через секущие поверхности. Таких сечений по длине элемента несколько, сравниваем усилия и получаем: продольное усилие по Z и оба поперечных по осям X и Y неизменны по длине элемента. В целом, если считать стержневую систему по принципам строительной механики - так и должно быть. Есть два НО: 1) у нас все таки более точная формулировка задачи, разбиение на КЭ достаточно подробное, 2) стержневая схема считалась также в Midas Civil (определял узловые перемещения для передачи в Ansys) - и там одно из поперечных усилий немного изменяется по длине элемента. 

Получаемые же моменты по длине элемента отличаются, все задано правильно.

Собственно вопрос: так и должно быть? 

И вопрос номер 2: получаемые усилия в сечении элемента складываются из соответствующих узловых сил, которые и показаны на рисунке?

[Graf Kim 217]

А есть какие-то основания ожидать изменяющиеся силовые факторы? Нагрузка в пролёте, или собственный вес приложен?

[Fedor 1 597]

Цитата

Собственно вопрос: так и должно быть? 

Герменевтический круг  по Адамару требует ответа - Да. Более мелкое разбиение не уводит с сопромата ...  :) 

[ZV1237 10]

4 часа назад, Graf Kim сказал:

А есть какие-то основания ожидать изменяющиеся силовые факторы? Нагрузка в пролёте, или собственный вес приложен?

Нет, внеузловых нагрузок и собственного веса нет. 

Но я исходил из предположения, что сечение элемента у нас все таки меняется при нагружении (явления местного характера) - словом, думал, что если гипотеза плоских сечений не работает, то и усилия должны меняться. К тому же, нижний пояс данного коробчатого элемента с перфорацией - думаю, что это как-то да должно было повлиять на распределение усилий. 

3 часа назад, Fedor сказал:

Герменевтический круг  по Адамару требует ответа - Да.

Может не по теме, но хотелось бы понять значение данного термина. Что-то вроде: толкование объекта и его понимание взаимообусловлены? Например: я вижу предмет - доску на 4 ножках и понимаю, что это стол, потому что таково его определение. Но и название "стол" было дано доске на 4 ножках, следовательно - замкнутый круг? Благодарю)

[karachun 2 038]

16 минут назад, ZV1237 сказал:

Но я исходил из предположения, что сечение элемента у нас все таки меняется при нагружении (явления местного характера)

Для этого нужно включить геометрическую нелинейность (Large Deflections) в настройках решателя.

[Graf Kim 217]

19 минут назад, ZV1237 сказал:

Нет, внеузловых нагрузок и собственного веса нет. 

Но я исходил из предположения, что сечение элемента у нас все таки меняется при нагружении (явления местного характера) - словом, думал, что если гипотеза плоских сечений не работает, то и усилия должны меняться. К тому же, нижний пояс данного коробчатого элемента с перфорацией - думаю, что это как-то да должно было повлиять на распределение усилий.

На распределение напряжений внутри сечения - да. Но усилия и моменты - это интегральные характеристики, они зависят от внешней нагрузки, а не от частного вида распределения в конкретном сечении.

 

1 минуту назад, karachun сказал:

Для этого нужно включить геометрическую нелинейность (Large Deflections) в настройках решателя.

И даже это не поможет.

[ZV1237 10]

5 минут назад, karachun сказал:

Для этого нужно включить геометрическую нелинейность (Large Deflections)

Данная настройка включена.

 

2 минуты назад, Graf Kim сказал:

На распределение напряжений внутри сечения - да. Но усилия и моменты - это интегральные характеристики, они зависят от внешней нагрузки, а не от частного вида распределения в конкретном сечении.

Про напряжения согласен - здесь без вопросов, они меняются. Про усилия - вроде и понимаю, но как-то странно это, до конца уяснить не могу. Но вопрос: почему тогда при расчете в другом ПК одно из поперечных усилий меняется, а в Ansys не меняются все три?

Изменено 21 ноября 2020 пользователем ZV1237

[karachun 2 038]

21 минуту назад, Graf Kim сказал:

И даже это не поможет.

Если под элементом понимается сама балка то поменяется, немного. А если именно хочется утонения самих КЭ то да, нужно еще включать Large Strain.

Но зачем?

[Graf Kim 217]

39 минут назад, ZV1237 сказал:

Про напряжения согласен - здесь без вопросов, они меняются. Про усилия - вроде и понимаю, но как-то странно это, до конца уяснить не могу. Но вопрос: почему тогда при расчете в другом ПК одно из поперечных усилий меняется, а в Ansys не меняются все три?

Это вопрос скорее к тому расчёту, где меняется. Может там автоматически, если не указать явно выключение, учитывается вес? Может там есть всё-таки пролётные нагрузки? Другая "смешная третья опция"?

Расчёт который вы показываете в ANSYS выглядит правильно. Представьте себе два сечения одного элемента. Допустим по оси Y у нас разное поперечное усилие в сечениях. Запишите уравнения равновесия отсечённого кусочка - чтобы он оставался в равновесии, вам нужно чтобы сумма проекций сил на ось Y была ноль. А у вас разные силы на разных концах, кто разницу компенсирует?

 

15 минут назад, karachun сказал:

Если под элементом понимается сама балка то поменяется, немного. А если именно хочется утонения самих КЭ то да, нужно еще включать Large Strain.

Но зачем?

Напряжения поменяются, без вопросов, но интегральные характеристики - нет. Метод сечений не делает предположений о форме элемента, или малости деформаций. Тут могут быть нюансы в технической реализации - если сечения привязаны к недеформированному состоянию - то после деформации они уже не параллельны и тот Y, который снимается в одном сечении -  не тот же, что во втором. Но если сечения проведены в одной системе координат - он будет работать так же как и при малых деформациях.

 

Upd. Кстати, привязка сечений к недеформированному состоянию вполне может быть той самой смешной третьей опцией в мидасе. Но это не точно.

Изменено 21 ноября 2020 пользователем Graf Kim

[ДОБРЯК 602]

21 минуту назад, Graf Kim сказал:

Запишите уравнения равновесия отсечённого кусочка - чтобы он оставался в равновесии, вам нужно чтобы сумма проекций сил на ось Y была ноль.

В МКЭ в методе перемещений условия равновесия не выполняются.

Один КЭ будет в равновесии, а кусочек модели не будет.

[ZV1237 10]

32 минуты назад, Graf Kim сказал:

Может там автоматически, если не указать явно выключение, учитывается вес?

Здесь вы правы: в Мидас у меня был задан собственный вес, который выступал в роли внеузловой нагрузки. Моя оплошность, сразу не догадался. Благодарю!

[ДОБРЯК 602]

37 минут назад, ZV1237 сказал:

Здесь вы правы: в Мидас у меня был задан собственный вес, который выступал в роли внеузловой нагрузки.

Любая нагрузка в конечном итоге - узловая. Если более точно, то по степеням свободы.

От нагрузки условия равновесия не зависят. На границах КЭ условия равновесия не выполняются. Напряжения разные на ребрах и в узлах КЭ.

Поэтому и делают осреднение напряжений.

[Fedor 1 597]

Цитата

доску на 4 ножках и понимаю, что это стол, потому что таково его определение. Но и название "стол" было дано доске на 4 ножках

У стола не обязательно 4 ноги. Может быть любое не меньше трех. Но может и вовсе не быть а располагаться на тумбочках . А можно к пню приделать и вообще без ног обходится.  Такие частные интерпретации приводят к пониманию, что ноги вообще не признак стола 

Цитата

целое понимается из отдельного, но и отдельное может быть понято только из целого

вот какая диалектика в этом круге.  Тут как дифуры и вариационные принципы связь... :) 

Только что, Fedor сказал:

У стола не обязательно 4 ноги. Может быть любое не меньше трех. Но может и вовсе не быть а располагаться на тумбочках . А можно к пню приделать и вообще без ног обходится.  Такие частные интерпретации приводят к пониманию, что ноги вообще не признак стола 

вот какая диалектика в этом круге.  Тут как дифуры и вариационные принципы связь... :) 

Например черное на трех ногах это рояль. А черное на одной ноге - одноногий негр. Теперь что такое черное на двух ногах ?  :) 

[ZV1237 10]

4 часа назад, ДОБРЯК сказал:

Любая нагрузка в конечном итоге - узловая.

Конкретно в данном случае имелось в виду, что нагрузка приложена не в узел фермы (как в большинстве случаев и должно быть), а распределена по длине элемента фермы - по поясу. Поэтому собственный вес и был причиной изменения одного из поперечных усилий по длине пояса фермы. Узел - не узел КЭ, а узел фермы. Трудности перевода, так сказать)

36 минут назад, Fedor сказал:

Цитата

целое понимается из отдельного, но и отдельное может быть понято только из целого

вот какая диалектика в этом круге.  Тут как дифуры и вариационные принципы связь... :) 

Благодарю за подобный экскурс!)

[ДОБРЯК 602]

20 минут назад, ZV1237 сказал:

Конкретно в данном случае имелось в виду, что нагрузка приложена не в узел фермы (как в большинстве случаев и должно быть)

В большинстве случаев нагрузка распределенная. Никто через иголочку в реальном мире нагрузку не прикладывает.

[ZV1237 10]

3 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

В большинстве случаев нагрузка распределенная. Никто через иголочку в реальном мире нагрузку не прикладывает.

Фактически да. Но есть некоторые предпосылки проектирования, которые мы используем для облегчения инженерного расчета. Вот к ним и относится такое положение, что нагрузка к ферме должна прикладываться в узлы (точки пересечения осей-центров тяжести элементов). Тогда в элементах фермы возникают преимущественно продольные усилия. 

[ДОБРЯК 602]

3 минуты назад, ZV1237 сказал:

Вот к ним и относится такое положение, что нагрузка к ферме должна прикладываться в узлы (точки пересечения осей-центров тяжести элементов). Тогда в элементах фермы возникают преимущественно продольные усилия. 

В любом случае нагрузка прикладывается в узлы. И распределенная нагрузка пересчитывается в узлы.

Консольный изгиб распределенной нагрузкой или сосредоточенной тоже продольные)) усилия?

 

[ZV1237 10]

Обнаружив свою ошибку (в Midas вес задан, а в Ansys - нет), озадачился следующим: как задать нагрузку от собственного веса. Немного опишу свою модель: имеется панель пояса фермы с прилегающими узлами, поперечными балками, связями и проч:

Вырезаю интересующий меня участок пояса, а отброшенную часть заменяю узловыми перемещениями из Midas. Узловые перемещения эти у меня получены от некоторого сочетания нагрузок - вес, подвижная нагрузка. Загвоздка в том, что собственный вес высчитывается в Midas автоматически, числовые значения не выводятся, установили здесь, что прикладывается по длине элемента. И когда полученные данным образом узловые перемещения я передаю в Ansys для дальнейшего анализа, получается, что в целом участок пояса работает адекватно, но вот распределенной по длине нагрузки от веса нет, а значит и нет местного прогиба.

Вопросы:

1. Адекватен ли вообще такой подход - передавать и узловые перемещения от отброшенной части, и распределенную нагрузку?

2. Если пункт 1 верен - как задать нагрузку от веса в Ansys? Standard Earth Gravity прикладывается к концу 1 секунды и не редактируется, а у меня на первой секунде идет натяжение болтов. Или данная функция просто добавит элементам "весомость", а дальнейший порядок приложения нагрузок и закрепления не важен?

27 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Консольный изгиб распределенной нагрузкой или сосредоточенной тоже продольные)) усилия?

Нет, перерезывающая сила и момент в заделке.

Изменено 21 ноября 2020 пользователем ZV1237

[Fedor 1 597]

Цитата

 

1. Адекватен ли вообще такой подход - передавать и узловые перемещения от отброшенной части, и распределенную нагрузку?

Конечно. На методе сечений сопромат держится. И теория упругости too :) 

[Graf Kim 217]

57 минут назад, ZV1237 сказал:

1. Адекватен ли вообще такой подход - передавать и узловые перемещения от отброшенной части, и распределенную нагрузку?

2. Если пункт 1 верен - как задать нагрузку от веса в Ansys? Standard Earth Gravity прикладывается к концу 1 секунды и не редактируется, а у меня на первой секунде идет натяжение болтов. Или данная функция просто добавит

1. Адекватен. Фактически вы делаете подмоделирование в терминах инженерных CAE-пакетов.

2. Можете просто отключить её для первого шага:

 

А можете использовать обычное ускорение вместо Standard Earth Gravity. Оно ничем не отличается, Standard Earth Gravity задаёт нагрузку точно также только значения заранее прописаны. Только разберитесь с направлениями - ускорение должно быть направлено против направления силы тяжести.