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?

[ДОБРЯК 602]

10 часов назад, ZV1237 сказал:

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

Нет. Перемещения считались с учетом всех нагрузок.

Но только нужно понимать, что если вы переносите перемещения из балочной модели на модель из оболочек, то перемещения будут неправильными для модели из оболочек.

[ZV1237 10]

@Fedor , @Graf Kim , @ДОБРЯК , благодарю вас за ваше участие!

 

К слову, запускал Ansys-овский расчет на ночь с добавленной стандартной гравитацией. Перерезывающее по Y (ось координат как в первой приложенной картинке) теперь меняется как и в Midas, другие компоненты тоже немного изменились по величине (но это ожидаемо).

54 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Нет. Перемещения считались с учетом всех нагрузок.

Почему? Грубо говоря, я просто воссоздаю картину из Мидаса в Ансис - передаю узловые перемещения + нагрузку. И если так делать нельзя, то как сделать правильно? Удалив постоянную нагрузку в Мидасе, это скажется на общей деформации модели, перемещения уменьшатся и не будет учитываться вес. 

59 минут назад, ДОБРЯК сказал:

переносите перемещения из балочной модели на модель из оболочек, то перемещения будут неправильными для модели из оболочек

Для передачи узловых перемещений я использую Remote displacement, удаленную точку фиксирую по центру тяжести поперечного сечения пояса. А в балочной модели стержни привязываются как раз по осям ЦТ. Почему неправильно?

[ДОБРЯК 602]

9 минут назад, ZV1237 сказал:

Для передачи узловых перемещений я использую Remote displacement, удаленную точку фиксирую по центру тяжести поперечного сечения пояса. А в балочной модели стержни привязываются как раз по осям ЦТ. Почему неправильно?

 

12 часов назад, ZV1237 сказал:

Немного опишу свою модель: имеется панель пояса фермы с прилегающими узлами, поперечными балками, связями и проч:

Потому что такие узлы неправильно моделируются в балочной модели. Депланация будет у элементов конструкции. Вот если вы уточненную оболочечный узел конструкции вставите в балочную модель, то это будет более правильно. 

Граничные условия в виде перемещений для таких конструкций дают большую погрешность.

Самое лучшее это моделировать всё оболочками.

 

[ZV1237 10]

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Потому что такие узлы неправильно моделируются в балочной модели. Депланация будет у элементов конструкции

Мою расчетную схему в Ансис можно условно разделить на три участка: 1 и 3 - сечения, к которым прикладываются узловые перемещения, поведение конструкции здесь меня не волнует, это передаточные зоны. А вот средняя зона - как раз ее работу я и изучаю. В SpaceClaim я вообще разбил эти зоны на разные тела и объединил потом в одну топологию, чтобы деформировались вместе. Получается, что даже если в балочной схеме какие-то эффекты не прослеживаются, то при передаче узловых перемещений в плитную схему работа участков 1 и 3 будет не совсем адекватна, но вот зона 2, которая получает перемещения уже от плитных элементов, будет работать правильно. А вот узловые перемещения из балочной модели - они же довольно точно описывают поведение всей конструкции, и использую я 3 поступательных перемещения и 3 вращательных. Думаю, это правильно. 

 

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Вот если вы уточненную оболочечный узел конструкции вставите в балочную модель

Здесь, на мой взгляд, будут те же самые погрешности, о которых вы говорите. Состыковать я смогу один узел балочного КЭ и несколько узлов части конструкции, замоделированной плитами, только с помощью жестких вставок/тел. 

 

Моделировать все оболочками не вариант, так как ограничения самой программы по количеству КЭ + время расчета.

2 часа назад, ДОБРЯК сказал:

Нет. Перемещения считались с учетом всех нагрузок.

И можете как-то прокомментировать данный пункт? Ответил на него выше.

[ДОБРЯК 602]

1 час назад, ZV1237 сказал:

 

2 часа назад, ДОБРЯК сказал:

Вот если вы уточненную оболочечный узел конструкции вставите в балочную модель

Здесь, на мой взгляд, будут те же самые погрешности, о которых вы говорите.

В этом случае вы задаете силы на границах а не перемещения.

1 час назад, ZV1237 сказал:

Моделировать все оболочками не вариант, так как ограничения самой программы по количеству КЭ + время расчета.

И что же вы моделируете?

20.11.2020 в 14:59, ZV1237 сказал:

получаемые усилия в сечении элемента

Вы начали с силовых факторов и плавно перешли на перемещения.

[ZV1237 10]

20 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Вы начали с силовых факторов и плавно перешли на перемещения.

Честно говоря, не совсем понимаю, к чему это. Да, меня интересуют усилия в поперечном сечении пояса фермы. Да, чтобы получить данные усилия в Ансис я использую Force reaction. Да, я использую узловые перемещения для нагружения плитной модели. Как я все это делаю, описал выше. Была разница по одному из поперечных усилий по сравнению со стержневой моделью, выполненной в Мидасе. Благодаря @Graf Kim установили, что разница обусловлена неучетом собственного веса. Т.е. в узловых перемещениях он уже сидит (здесь имеются в виду узлы фермы), а по длине пояса фермы не распределен. Собственно теперь я и задался вопросом, как это исправить. Мне нужно привести в соответствие модели из двух ПК, вот и все.

[ДОБРЯК 602]

9 минут назад, ZV1237 сказал:

Честно говоря, не совсем понимаю, к чему это.

Честно говоря я вам ответил на ваш вопрос почему лучше модель из оболочек вставлять в стержневую а не задавать нагрузку перемещениями. 

2 часа назад, ZV1237 сказал:

Мою расчетную схему в Ансис можно условно разделить на три участка: 1 и 3 - сечения, к которым прикладываются узловые перемещения, поведение конструкции здесь меня не волнует, это передаточные зоны.

Поведение))) в любой зоне конструкции зависит от внешней нагрузки. Нагрузка перемещениями это жесткая нагрузка.

Но если вам уже ответили на вопрос то тему можно закрывать.

[soklakov 1 475]

20.11.2020 в 14:59, ZV1237 сказал:

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.

моменты в оболочках не пашут с этим инструментом. ПО крайней мере, выдают не то, что Вы от них ждете. Он считает интеграл моментов в каждом узле оболочки (в оболочке же есть момент как внутреннее усилие), а не момент, как интеграл пар сил в сечении.

 

в итоге, когда форма Ваша уйдет от коробчатой, получаемые цифры могут начать удивлять еще больше.

[ZV1237 10]

@soklakov , добрый день!

Я провел небольшой расчет стержневой и пластинчатой моделей в Мидас и Ансис соответственно. Коробчатая балка с заделкой, нагруженная сосредоточенной силой на конце. 

12 часов назад, soklakov сказал:

моменты в оболочках не пашут с этим инструментом. ПО крайней мере, выдают не то, что Вы от них ждете.

Полученные с помощью Force reaction и Moment reaction усилия один в один совпадают с теми, что получил при расчете стержневой схемы. На мой взгляд, здесь нет никаких ошибок.

[ДОБРЯК 602]

55 минут назад, ZV1237 сказал:

Полученные с помощью Force reaction и Moment reaction усилия один в один совпадают с теми, что получил при расчете стержневой схемы. На мой взгляд, здесь нет никаких ошибок.

Проверьте для швеллера. При изгибе будет кручение и депланация. 

Просто сравните результаты всей стержневой и оболочечной модели. 

[ZV1237 10]

4 часа назад, ZV1237 сказал:

Полученные с помощью Force reaction и Moment reaction усилия один в один совпадают с теми, что получил при расчете стержневой схемы.

Тут нужно внести следующее пояснение: Large deflection были выключены. При включении данной функции для коробчатого сечения изгибающий момент изменяется незначительно, менее 0.1%. Для швеллера все конечно интереснее: сечение искривляется, появляется крутящий момент, но изгибающий момент по сравнению со стержневой схемой меняется тоже минимально, около 0.2%. 

 

Словом, не вижу никаких препятствий для использования полученных таким образом усилий. К тому же, у меня сечения - коробки и никаких трудностей не возникает. 

Благодарю всех за внимание и буду рад дальнейшей аргументированной критике!

[ДОБРЯК 602]

14 минут назад, ZV1237 сказал:

для коробчатого сечения изгибающий момент изменяется незначительно, менее 0.1%.

Вы покажите свою конструкцию для которой нужен супер компьютер чтобы провести расчет и которая вся из коробчатого сечения. Вся ваша конструкция сводится к консольному изгибу стержня коробчатого сечения? 

Приложите крутящий момент, пару сил в вашем тесте к коробчатому сечению. И увидите что будет депланация сечения.

Вы бы еще тест на растяжение-сжатие сделали и показали одинаковые результаты.

22.11.2020 в 13:19, ZV1237 сказал:

Моделировать все оболочками не вариант, так как ограничения самой программы по количеству КЭ + время расчета.

Покажите эту конструкцию из коробчатотого сечения.

21.11.2020 в 22:59, ZV1237 сказал:

Тогда в элементах фермы возникают преимущественно продольные усилия. 

Зачем тогла тест делали на изгиб. Если в основном растяжение-сжатие.

[ZV1237 10]

Добрый вечер, уважаемые коллеги!

Так как возникший вопрос непосредственно связан с данной темой, задам его здесь, чтобы не засорять ленту. 

Итак, ранее мы обсудили моделирование отдельного элемента фермы пластинами и последующее получение усилий с помощью инструментов Force/Moment reaction. Сравниваю полученные значения с величинами из стержневой модели из Мидаса, получаем в общем адекватную картину - значения в рамках погрешности, знаки усилий верные в 5 случаях из 6, а именно: один из изгибающих моментов (момент в плоскости) имеет перевёрнутую эпюру по сравнению со стержневой схемой! То есть, по модулю значения равны, а знаки противоположные. При этом, знаки у продольного усилия, перерезывающих сил, вращательного момента и изгибающего из плоскости совпадают - поэтому сделал вывод, что координатные оси заданы верно.

 

Дабы проверить этот факт, смоделировал всю стержневую схему аналогичную Мидасовской в Ансис. Наблюдаем похожую картину - один из изгибающих моментов имеет перевёрнутую эпюру. А именно, момент относительно оси Y.

 

Собственно сам вопрос: с чем может быть это связано? В Ансисе действует какое-то иное правило знаков усилий? Или значения выдаются относительно какой-то другой системы координат?

[soklakov 1 475]

09.12.2020 в 17:05, ZV1237 сказал:

В Ансисе действует какое-то иное правило знаков усилий?

ансис - машиностротиельный. мидас - стриоительный.

ескд и спдс. эпюра моментов на сжатом волокне или на растянутом.

09.12.2020 в 17:05, ZV1237 сказал:

Наблюдаем похожую картину - один из изгибающих моментов имеет перевёрнутую эпюру. А именно, момент относительно оси Y.

пложительный в области сжатия или растяжения?

[ZV1237 10]

14 часов назад, soklakov сказал:

пложительный в области сжатия или растяжения?

Добрый день! 

Ansys показывает отрицательный момент в зоне растяжения. 

Вообще я для себя установил просто переворачивать эпюру этого момента. 

[soklakov 1 475]

7 часов назад, ZV1237 сказал:

Ansys показывает отрицательный момент в зоне растяжения. 

угу, на растянутом волокне машинстроители строят момент, а строители на сжатом. так получается?

ейбогу, как-то из головы вылетело. но помню, что раз напряжения растяжения положительные,, то я себе запомнил что и момент на растяжении положительный. на строителя не учился.

[Victoria 104]

Бетон, кирпичная кладка и т.п. плохо работают на растяжение, наверное, поэтому строители и обращают внимание на эти зоны

[ZV1237 10]

@soklakov , сама эпюра моментов строится на растянутых волокнах. Растягивающие усилия - положительные, сжимающие - отрицательные, это да. 

Все дело в том, что у нас шарнирно-опертая балка, загруженная распределенной нагрузкой, испытывает положительный момент, а у машиностроителей - отрицательный. Не знал об этом) 

[soklakov 1 475]

47 минут назад, ZV1237 сказал:

Все дело в том, что у нас шарнирно-опертая балка, загруженная распределенной нагрузкой, испытывает положительный момент, а у машиностроителей - отрицательный.

я там еще правило дождя для определения знаков моментов припоминаю. шарнирная балка выходит дождь собирает, это ж плюс?

https://isopromat.ru/sopromat/teoria/pravilo-znakov

[ZV1237 10]

10 часов назад, soklakov сказал:

шарнирная балка выходит дождь собирает, это ж плюс?

Все верно) для машиностроителей наоборот, правило зонта (перевёрнутая эпюра)