Как задать шарнир в раме?

[Larscliff 1]

Моделирую в Ansys следующую конструкцию. В ней участок EFG - жесткая балка.

Не могу разобраться как правильно моделировать шарниры. А точнее шарниры на жесткой балке.

EFG я задаю через MPC184 (rigid link/beam). Шарниры я пробовал задавать через coupling coincident nodes. Но тогда при решении ansys выдает ошибку: node 8 of MPC184 regid link/beam element 6 is part of a set of coupling degrees of freedom. This is cutterntly not allowed.

Если задавать шарниры тоже через MPC184 (revolute), то получится, что нижняя жесткая балка EFG будет разделена на две жестких балки EF и FG, соединенных шарнирами, что тоже не верно.

Буду рад услышать ваши идеи!

[Борман 2 375]

По умолчанию для этих MPC нет степени свободы поворота... так что коннект балки с MPC должен быть шарниром (по умолчанию). 

А вообще замените beam188 на link 180 - и все должно получиться... но только у вас не будет изгибающих моментов нигде :)

[Larscliff 1]

По умолчанию для этих MPC нет степени свободы поворота... так что коннект балки с MPC должен быть шарниром (по умолчанию). 

Если выбрать rigid link, то да, вращательных степеней не будет. Но в этом случае участок EFG будет не балкой, а чем-то вроде нерастяжимой нитью. К сожалению, задача стоит другая - там именно балка.  Эпюра изгибающих моментов в случае rigid link будет следующая (в данный момент я встроил шарнир только в точку А - момент там как раз уходит в ноль). Хотя странно, что в точке F момент не уходит в ноль... не похоже на шарнир.

 

Поэтому мне надо использовать rigid beam, но там уже и вращательные степени появляются. Эпюра моментов будет следующая:

Как видно, изгибающий момент в стержнях, сходящихся в точку E, нулю не равен. Так что нету там шарнира. Может как-то можно иначе сделать? Обойти это ограничение?

А вообще замените beam188 на link 180 - и все должно получиться... но только у вас не будет изгибающих моментов нигде :)

Не, так не пойдет :) Интересно именно посмотреть, что будет, если у нас не ферма, а рама.

Изменено 21 мая 2016 пользователем Larscliff

[Борман 2 375]

Хотя странно, что в точке F момент не уходит в ноль... не похоже на шарнир.

У вас BF и CF в точке F не соединены шарниром. Это балки - и в этой точке они сцепились поворотом. Все таки я не до конца понял.. Вам хочется считать балками...ОК, у вас все балки в узлах A-E,G должны соединяться шарнирно или жестко ??? А в т.F  все три элемента должны срединяться шарниром ?

[Larscliff 1]

У вас BF и CF в точке F не соединены шарниром. Это балки - и в этой точке они сцепились поворотом. Все таки я не до конца понял.. Вам хочется считать балками...ОК, у вас все балки в узлах A-E,G должны соединяться шарнирно или жестко ??? А в т.F  все три элемента должны срединяться шарниром ?

 

А, да, поэтому там есть момент.

 

Все балки должны во всех точках соединяться шарнирами. Но проблемы возникают только с точками E, F и G. Да, в точке F все три элемента нужно соединить шарнирно, но при этом чтобы жесткая балка все же оставалась целой жесткой балкой.

Это возможно сделать?

 

Может можно как-то иначе эту жесткую балку реализовать? Через менеджер контактов, например?

[Борман 2 375]

Все балки должны во всех точках соединяться шарнирами.

Интересно именно посмотреть, что будет, если у нас не ферма, а рама.

Еще пару постов и я сваливаю.. перестал понимать происходящее. 

[Larscliff 1]

Еще пару постов и я сваливаю.. перестал понимать происходящее. 

 

Да-да, странная задача, поясню. 

Можно изначально эту конструкцию рассматривать как ферму, тогда в ansys все легко моделируется через link и rigid beam. Шарниры в таком случае задавать не нужно.

Теперь если рассматривать эту систему через beam и rigid body, то в местах соединения, если не задавать шарниры, будет жесткое соединение. По идее если встроить шарниры, то фактически должны прийти к ферме, т.е. к первой модели (хотя я не уверен на счет поперечных сил). Ну вот мне это и нужно проверить.

[Борман 2 375]

Да-да, странная задача, поясню. 

Можно изначально эту конструкцию рассматривать как ферму, тогда в ansys все легко моделируется через link и rigid beam. Шарниры в таком случае задавать не нужно.

Теперь если рассматривать эту систему через beam и rigid body, то в местах соединения, если не задавать шарниры, будет жесткое соединение. По идее если встроить шарниры, то фактически должны прийти к ферме, т.е. к первой модели (хотя я не уверен на счет поперечных сил). Ну вот мне это и нужно проверить.

Сейчас уже забылось, но раньше 184-й элемент назывался Nonlinear MPС, намекая пользователю на нелинейность, вносимую данным элементом. Аппарат CE (СP) создан исключительно для линейных задач - отсюда и невозможнгсть расчета. Выхода 2  - 1) Оставить нелинейность 2) Избавиитсься от нее.

 

В первом случае - выход только 184-шарнир,

Во втором - все решается через CP. Тут жесткий стержень надо моделировать балкой большой жесткости... ну или опять писать CE вместо жесткого элемента. 

Хотя вот я смотрю можно вешать CP на MPC c  (KEYOPT(2) = 1)

[Larscliff 1]

Во втором - все решается через CP. Тут жесткий стержень надо моделировать балкой большой жесткости... ну или опять писать CE вместо жесткого элемента. 

 

Спасибо за помощь!

Сейчас как раз пытаюсь делать этим способом. Создаю шарниры через coincident nodes. Жесткую балку пытаюсь делать через опцию Rigid region в том же меню Coupling. A вы с этой опцией раньше работали? Там надо, как я понимаю, задавать master и slave nodes?

 

Так вы считаете, что в результате получится конструкция только с растягивающими-сжимающими силами?

Изменено 21 мая 2016 пользователем Larscliff

[Борман 2 375]

ак вы считаете, что в результате получится конструкция только с растягивающими-сжимающими силами?

Иначе быть не может. Если будет что-то другое - то конструкция не будет уравнвешена.

 

A вы с этой опцией раньше работали? Там надо, как я понимаю, задавать master и slave nodes?

Пробовал, получалось, но деталей не помню.

 

И да. Момеонтов ввобще нигде не должно остаться. 

[Fedor 1 597]

Если задать балочки тоненькими то изгиб практически не будет влиять и можно не парясь моделировать. Когда-то считал структурные плиты  для огромных пролетов так результаты практически не отличались у линков и балочек . Напряжения от изгиба составляли несколько процентов от растягивающих - сжимающих... :)

Изменено 22 мая 2016 пользователем Fedor

[Fedor 1 597]

Жесткость стержня же EF и EJ  так надо сделать EJ - маленьким и все будет вести себя как ферма практически :)

Изменено 22 мая 2016 пользователем Fedor

[Larscliff 1]

Жесткость стержня же EF и EJ  так надо сделать EJ - маленьким и все будет вести себя как ферма практически :)

Нет, тогда смысл внедрения шарниров потеряется. А я вот хочу увидеть, что при использовании балочных элементов, которые все соединены шарнирами, получится конструкция аналогичная стержневой модели без шарниров. 

 

И да. Момеонтов ввобще нигде не должно остаться. 

Сделал модель. Файл adpl прилагаю. adpl_file.txt

Узлы балочных элементов соединил через coincident nodes. Жесткую балку задал через rigid region.

Изгибные моменты получились равны нулю (ну точнее там величины на уровне вычислительной погрешности e-13).

Но с поперечными силами получается ерунда, вроде:

 

Не пойму в чем дело... 

 

И еще странная особенность. У меня в adpl файле осталось определение MPC184 элемента, но который я явно не использую. При этом если удалить эти строчки, то ansys перестает решать задачу, говоря что система недостаточно закреплена. Может определение этого элемента как-то косвенно влиять на задание rigid region?

Изменено 22 мая 2016 пользователем Larscliff

[Larscliff 1]

В общем получилось. Удалил упоминание MPC184, дополнительно закрепил узлы по вращениям вокруг X и Y. 

Получились нулевой изгибающий момент и поперечная сила. Ура.

Сейчас еще малец посмотрю, чтобы никаких косяков не вылезло и с цифрами поиграюсь.

 

Но вывод очевиден: никогда не решайте ферменную конструкцию через балки.

[Fedor 1 597]

Картинка не реальная, сумма сил входящих в узел должна быть нулевой по механике :)

[Larscliff 1]

Картинка не реальная, сумма сил входящих в узел должна быть нулевой по механике :)

 

Да, я выше написал, что сначала какая-то ерунда получалась (относилось к той картинке). Потом все получилось. 

[Fedor 1 597]

Так и покажите правильную картинку. Лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать - учит народ . Чего форум всяким мусором заполнять ?   :)

[Fedor 1 597]

В конструкции логично выкинуть BF, AC  сделать без шарнира в центре. Добавить ЕС чтобы образовались треугольники как фигуры обладающие жесткостью. CF тоже можно выкинуть  :)

Изменено 23 мая 2016 пользователем Fedor

[Larscliff 1]

Так и покажите правильную картинку. Лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать - учит народ . Чего форум всяким мусором заполнять ?   :)

Да, завтра прикреплю картинки, сейчас за другим компом.

 

В конструкции логично выкинуть BF, AC  сделать без шарнира в центре. Добавить ЕС чтобы образовались треугольники как фигуры обладающие жесткостью. CF тоже можно выкинуть  :)

 

Вы все правильно говорите, да. Человеку с минимальным знанием механики это будет понятно. Но только задача стояла несколько другая. Допустим человек абсолютно не знает механики и может только бездумно ансисом пользоваться. Так вот в этом случае надо было посчитать конструкцию для балок и для стержней, показать что получится один результат. Задача кривая, да, но вот была поставлена.

[Fedor 1 597]

Я сторонник того, чтобы сначала думать и решить задачу в голове и сразу отбраковывать негодные варианты. Как в математике - увидел противоречие - выкидывай доказательство :)

"конструкцию для балок и для стержней" а чем балки отличаются от стержней ?