Как задать шарнир в раме?

[Larscliff 1]

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 ?

 

Я тоже)

Отличие только в принятой терминологии. Балка работает на изгиб, т.е. возникают нормальные и поперечные силы плюс момент. А стержень работает только на растяжение-сжатие.

[Fedor 1 597]

"Основное назначение стержней — воспринимать осевые (растягивающие и сжимающие силы), а также изгибающие моменты" - https://ru.wikipedia.org/wiki/Стержень_(%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0)в общем терминологическая каша :)

"Основное назначение стержней — воспринимать осевые (растягивающие и сжимающие силы), а также изгибающие моменты. Частным случаем стержней являются гибкие нити, которые работают только на растяжение, не оказывая сопротивлению сжатию и изгибу. Стержень, работающий главным образом на изгиб, называется балкой или брусом. Вертикальный стержень, работающий главным образом на осевые силы, называется стойкой или колонной, а наклонный стержень — раскосом. Горизонтальный стержень, работающий на сжатие, называется распоркой, а на растяжение — затяжкой." :)

Что характерно на других языках такого вроде и нет :)

Изменено 25 мая 2016 пользователем Fedor

[soklakov 1 475]

Вертикальный стержень, работающий главным образом на осевые силы, называется стойкой или колонной, а наклонный стержень — раскосом.

Это строительное, как у кораблестроителей бимсы, шпангоуты, стрингеры и т.д.

А у конечных элементов: есть поворотные степени свободы - балка(beam), нет - стержень(link).

Допустим человек абсолютно не знает механики и может только бездумно ансисом пользоваться.

Не надо так.  

Так не работает. Никогда. Или помягче: подобных случаев пока не замечено.

[Fedor 1 597]

Да я вроде сам давно строю. Балки, колонны есть, а стерженьки обычно их синонимы обобщающие. Почти не используют :)

[AlexKaz 1 822]

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.

ANSYS для подобной строительной задачи слишком тяжеловесный софт, хоть и многофункциональный. Это не антиреклама. На днях хотелось прикинуть кинематику на коленке вдали от компа, когда в наличии 32bit нетбук (ANSYS Student 64bit генетически не совместим). Несколько дней экспериментирую с Wolsink Framework ("Рама Волсинка"), построил модель подвески с рулевой тягой, поворотным кулаком и пружиной, подобрал сечения балок встроенным генератором. В "Раме" шарниры задаются для конкретной балки парой чисел-степеней свободы, одно для 1-го торца, 2-е для второго. Плюс указываются опорные шарниры. В общем, получилось как-то так, как во вложении. Сейчас собираю код в ANSYS того же самого.

Подвеска, тест, презентация.pdf

[AlexKaz 1 822]

Перебрал шарниры MPC184, остановился на Universal. Видно, что шарниры работают, но почему-то не так, как хочется: конкретно тягу аммортизатора гнёт как балку. Может дело в системах координат элементов?

finish
/clear
/filname,FS_10_ANSYS
/prep7

!nodes
k,1,   -2.00000000000000E-0001, 2.60000000000000E-0001, 1.28000000000000E-0001
k,,    2.00000000000000E-0001, 2.60000000000000E-0001, 1.28000000000000E-0001
k,,   -1.30000000000000E-0002, 5.90000000000000E-0001, 1.45000000000000E-0001
k,,   -2.00000000000000E-0001, 3.08000000000000E-0001, 3.25000000000000E-0001
k,,    2.00000000000000E-0001, 3.08000000000000E-0001, 3.25000000000000E-0001

k,,    1.20000000000000E-0002, 5.72000000000000E-0001, 3.84000000000000E-0001
k,,    1.20000000000000E-0002, 5.48000000000000E-0001, 3.57000000000000E-0001
k,,   -2.50000000000000E-0002, 2.07000000000000E-0001, 1.56000000000000E-0001
k,,    7.00000000000000E-0002, 5.68000000000000E-0001, 1.75000000000000E-0001
k,,    7.00000000000000E-0002, 2.57000000000000E-0001, 1.52000000000000E-0001

k,,   -1.63000000000000E-0001, 1.35000000000000E-0001, 1.10000000000000E-0001
k,,    5.50000000000000E-0002, 1.35000000000000E-0001, 1.10000000000000E-0001
k,,    0.00000000000000E+0000, 6.60000000000000E-0001, 2.60000000000000E-0001
k,,    1.20000000000000E-0002, 2.03000000000000E-0001, 1.60000000000000E-0001
k,,    1.20000000000000E-0002, 2.09000000000000E-0001, 1.50000000000000E-0001

k,,   -2.50103808201156E-0002, 5.25911601242875E-0001, 3.73699941186855E-0001
k,,    4.62414546477117E-0002, 5.23916255175554E-0001, 3.73254011573325E-0001
k,,   -2.28503628372301E-0002, 5.72617006757829E-0001, 1.44104512469343E-0001
k,,   -2.16412829381197E-0003, 5.73212029750976E-0001, 1.44135165168990E-0001
!совмещённые узлы
k,120,    5.5000000000000E-0002, 1.35000000000000E-0001, 1.10000000000000E-0001
k,60,    1.2000000000000E-0002, 5.72000000000000E-0001, 3.84000000000000E-0001
k,70,    1.2000000000000E-0002, 5.48000000000000E-0001, 3.57000000000000E-0001
k,80,   -2.5000000000000E-0002, 2.07000000000000E-0001, 1.56000000000000E-0001
k,90,    7.0000000000000E-0002, 5.68000000000000E-0001, 1.75000000000000E-0001
k,30,   -1.3000000000000E-0002, 5.90000000000000E-0001, 1.45000000000000E-0001

!&BeamConnections
!  Node I   Node J
l,    30,18 !3,18
l,    30,19 !3,19
l,    60,16 !6,16
l,    60,17 !6,17
l,    70,8  !7,8
l,    90,10 !9,10
l,    11,120 !11,12
l,    6,7
l,    12,14
l,    12,15
l,    80,12
l,    80,14   !
l,    80,15
l,    3,9
l,    3,6
l,    6,9
l,    13,3
l,    13,9
l,    13,6
l,    16,4
l,    17,5
l,    18,1
l,    19,2
l,    16,17
l,    18,19

DOF,ROTX,ROTY,ROTZ

ET,1,BEAM188
KEYOPT,1,3,3
ET,2,MPC184 !шарнир
KEYOPT,2,1,7 ! для universal
ET,3,LINK11 !пружина K=7500 Н/м
R,1,7500,0,1,

!характеристики большинства балок
MP,EX,1,2.1e11
MP,NUXY,1,0.3
MP,DENS,1,7850
!характеристики балки №7
MP,EX,2,2.7500
MP,NUXY,2,0.3
MP,DENS,2,7350

SECTYPE,1,BEAM,CTUBE,,0
SECOFFSET, CENT
diam=0.018
tolshina=0.0015
SECDATA,diam/2-tolshina,diam/2
!для балки №7
diam=0.012
tolshina=0.0015
SECTYPE,2,BEAM,CTUBE,,0
SECOFFSET, CENT
SECDATA,diam/2-tolshina,diam/2

!точки закрепления
DK,11, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , , !пружина - рама
!DK,12, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , , !пружина - маятник
DK,4, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , ,  !верхний рычаг перед
DK,5, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , ,  !верхний рычаз зад
DK,1, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , ,  !нижний рычаг перед
DK,2, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , ,  !нижний рычаг зад
DK,10, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , , !тяга
DK,14, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , , !маятник
DK,15, ,0, ,0,UX,UY,UZ, , , , !маятник

lsel,all
lsel,u,,,7
TYPE,1
MAT,1
SECNUM,1
lMESH,all
lsel,s,,,7
mat,2
TYPE,3
REAL,1
lmesh,all

SECTYPE,3,JOINT,UNIV,
!SECJOINT,,0,0
!SECDATA,,,,,,
type,2 !будем по узлам создавать MPC184
MAT,1
SECNUM,3

ksel,s,,,12  $  NSLK,S   $ *GET,N1,NODE,,NUM,MAX
ksel,s,,,120 $  NSLK,S   $ *GET,N2,NODE,,NUM,MAX
e,N1,N2
!nsel,s,,,N1
!nsel,a,,,N2
!cp,1,UX,N1,N2
!cp,2,UY,N1,N2
!cp,3,UZ,N1,N2
!
ksel,s,,,8  $  NSLK,S   $ *GET,N1,NODE,,NUM,MAX
ksel,s,,,80 $  NSLK,S   $ *GET,N2,NODE,,NUM,MAX
e,N1,N2
!
ksel,s,,,7  $  NSLK,S   $ *GET,N1,NODE,,NUM,MAX
ksel,s,,,70 $  NSLK,S   $ *GET,N2,NODE,,NUM,MAX
e,N1,N2
!
ksel,s,,,6  $  NSLK,S   $ *GET,N1,NODE,,NUM,MAX
ksel,s,,,60 $  NSLK,S   $ *GET,N2,NODE,,NUM,MAX
e,N1,N2
!
ksel,s,,,9  $  NSLK,S   $ *GET,N1,NODE,,NUM,MAX
ksel,s,,,90 $  NSLK,S   $ *GET,N2,NODE,,NUM,MAX
e,N1,N2
!
ksel,s,,,3  $  NSLK,S   $ *GET,N1,NODE,,NUM,MAX
ksel,s,,,30 $  NSLK,S   $ *GET,N2,NODE,,NUM,MAX
e,N1,N2

!нагрузка
FK,13,FZ,1000

allsel,all
NLGEOM,ON
finish
/solu
solve

/post1
/ESHAPE,1.0
/REPLOT
/EFACET,1
PLNSOL, S,INT, 0,1.0

Изменено 2 октября 2016 пользователем AlexKaz

[Борман 2 375]

Перебрал шарниры MPC184, остановился на Universal.

А на самом то деле какой ?

 

The MPC184 universal joint element is a two-node element that has two free relative rotational degrees of freedom. 

 

А моментов то три.

[AlexKaz 1 822]

Выбор небольшой: Spherical, Universal и General. Разницы не увидел, но с Universal считает без указания ЛСК, хотя в Хэлпе для Universal указано требование задать в каждом узле шарнира  свою ЛСК в строго определённом порядке, что муторно. Проверил подвеску с элементами типа LINK - расчёт не идёт на той же тяге амортизатора, где с одной стороны к узлу пристыкованы две балки от маяткина, с другой стороны - одна.

Вроде как  жёсткости для всех степеней свободы можно погасить через MP заданием нулевых констант, и тогда наличие трёх моментов станет не важно. И всё равно результат никакой.

В общем, останусь пока на Wolsink Framework.

Изменено 3 октября 2016 пользователем AlexKaz

[Fedor 1 597]

Задайте маленькую изгибную жесткость и коротенькие элементы и все дела. Все равно метод приближенный, да и сама балочная теория некое приближение к строгой теории упругости .  Вам надо, чтобы в шарнирах были почти нулевые моменты, а их можно многими способами обеспечить. Например связями :)  

[AlexKaz 1 822]

Спасибо, Fedor! =) Глядя на команду ENDRELEASE вспомнил про Ваше "не плодить лишних сущностей" и почти обрадовался, но и она не помогла. Сущности всё же необходимо наплодить, или повернуть узловые СК...

[piden 2 874]

Сущности всё же необходимо наплодить, или повернуть узловые СК...

Ну выложи геометрию свою...

[AlexKaz 1 822]

Геометрия всё та же, что в 26 посте, разница - нет участка с MPC (SECTYPE,3,JOINT,UNIV, и до нагрузки), и отсутствуют ключевые точки 120, 60, 70, 80, 90, 30.

А трёхмерка не моя, по шапке настучат