Jump to content

Интерпретация значений Force reaction


Recommended Posts

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?

20.jpg

Link to post
Share on other sites


UnPinned posts
Graf Kim

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

Link to post
Share on other sites
Fedor
Цитата

Собственно вопрос: так и должно быть? 

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

Link to post
Share on other sites
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)

Link to post
Share on other sites
karachun
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.

Link to post
Share on other sites
Graf Kim
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.

Link to post
Share on other sites
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?

Edited by ZV1237
Link to post
Share on other sites
karachun
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?

Link to post
Share on other sites
Graf Kim
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.

Edited by Graf Kim
  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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.

Link to post
Share on other sites
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!

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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.

Link to post
Share on other sites
Fedor
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 ?  :) 

Link to post
Share on other sites
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!)

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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.:biggrin:

Link to post
Share on other sites
3 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

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

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. 

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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. 

:biggrin:

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

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

 

Link to post
Share on other sites

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:

21.jpg

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.

Edited by ZV1237
Link to post
Share on other sites
Fedor
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 :) 

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Graf Kim
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:

image.png

 

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.

image.png

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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.

Link to post
Share on other sites

@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?

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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:

21.jpg

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.

 

Link to post
Share on other sites
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.

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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?:biggrin:

20.11.2020 в 14:59, ZV1237 сказал:

получаемые усилия в сечении элемента

Вы начали с силовых факторов и плавно перешли на перемещения.

Link to post
Share on other sites
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.

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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.:biggrin:

Link to post
Share on other sites
soklakov
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.

Link to post
Share on other sites

@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.

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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. 

Link to post
Share on other sites
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!

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
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?:biggrin: 

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.:biggrin:

Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



×
×
  • Create New...