7 Расчет НДС тонкостенных оболочек
.pdf1
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7
«Расчет НДС тонкостенных оболочек с использованием программы SCAD программного комплекса SCAD Office»
Работа выполняется с помощью программы «SCAD» программного комплекса SCAD Office» (запуск программы осуществляется через меню «Пуск \Программы \ SCAD Office \SCAD», переключение между программами осуществляется нажатием комбинации клавиш «Alt + Tab»).
Цель работы: ознакомление с основными возможностями программы «SCAD» по расчету тонкостенных сферических, цилиндрических и пологих оболочек.
Для выполнения работы Вам необходимы навыки выполнения лабораторных работ №5 и №6.
2
Последовательность выполнения лабораторной работы
1.При создании нового проекта необходимо выбрать тип схемы: «5 – система общего вида».
2.Перейдите к вводу Расчетной схемы (Исходные данные \ Расчетная схема).
3б |
3в |
3а |
3.Перейдите к вкладышу «Схема» (3а) и нажмите на пиктограмму «Создание поверхностей вращения» (3б) – для моделирование цилиндрических и сферических оболочек и «Создание поверхности по заданной формуле» (3в) – для моделирования пологих оболочек.
4.В диалоговом окне по созданию поверхностей вращения задайте данные согласно Ва-
шему варианту и тут же опре- |
|
||
делите |
жесткостные |
характе- |
|
ристики оболочки (4а). Коэф- |
|
||
фициенты постели |
являются |
4а |
|
характеристиками |
упругого |
||
основания, поэтому для данной |
|
||
задачи их не задавайте! При- |
|
||
меры |
определения цилиндри- |
|
|
ческой |
поверхности |
и купола |
|
приведены.
5.При создании пологих оболочек, описываемой сферической формулой, используйте задание поверхности по формуле:
z = 
R2 – x2 – y2
Данное уравнение в строке «Формула поверхности» вводится в
численном виде, например, при R = 50 м:
sqrt(50**2–x**2+y**2)
знаки sqrt() – корень; ** – возведение в степень.
6.Установку шарнирно-неподвижной опоры осуществляется путем закрепления связевых узлов по осям (X, Y, Z), жесткой заделки – (X, Y, Z, Ux, Uy, Uz), подпоры – (Z). При установке подпоры схема становится механизмом и необходимо предусмотреть связи по закреплению схемы в направлениях X и Y путем.
3
7.Не забывайте о возможностях быстрого выделения узлов и элементов, а также выбора проекции визуализации для удобства выделения (см.лабораторную работу №6).
8.Нагрузки на оболочки разделяются на собственный вес, гидростатические и снеговые. Собственный вес прикладывается для всех оболочек как отдельное загружение. Для этого необходимо нажать пиктограмму «Собственный вес» (8б). Ошибка при определении собственного веса может произойти при отсутствии данных о жесткостных характеристиках элементов! Для исправление ошибки необходимо определить жесткостные характеристики для элементов (Назначение \ Назначение жесткостей пластинам). Сохраните информацию о текущем загружении (8в).
8б |
9а |
12а |
8а |
8в |
|
9.Для нагружения оболочки полезной нагрузкой нажмите (9а). На рисунке
справа представлен |
пример |
задания |
9б |
|
гидростатического давления. Особен- |
|
|||
ностью данного вида нагружения явля- |
9г |
|||
ется использование местной |
системы |
|||
|
||||
координат элементов |
(9б), |
вида на- |
9в |
|
грузки на группу элементов с развити- |
|
|||
ем по направлению Z (9в), направление |
|
|||
действия нагрузки по Z (9г) – означает |
|
|||
приложение нагрузки |
перпендикуляр- |
|
||
но поверхности элемента.
10.Снеговая нагрузка на пологую оболочку прикладывается в виде постоянной распределенной нагрузки в общей системе координат.
11.Одной из схем приложения снеговой нагрузки на купол является изменение величины нагрузки в зависимости от угла поверхности купола (при угле 0° – значение нагрузки составляет максимальную величину и при угле более 50°
– нагрузка полностью отсутствует). Данная нагрузка задается идентично гидростатической нагрузке, за исключением (9б), где необходимо использовать общую систему координат.
12.Окончательную расчетную схему необходимо распечатать в диметрической проекции с отображением полезной нагрузкой (12а).
13.Выйдите в экран управления проектом. Для расчета комбинации загружения (т.е. с учетом совместного воздействия собственного веса и полезной нагрузки) необходимо задать «Комбинации загружений».
4
14.Введите коэффициенты комбинирования (14а) и запишите комбинацию нагрузок (9в).
15.Далее выполните линейный расчет и |
14б |
14а |
войдите в режим графического анализа результатов.
16.Распечатайте деформированную схему комбинации нагружения (16а…16г).
17.Распечатайте изолинии |
напряжений |
|
|
(Nx и Ny) в режиме цветовое отображение напряжений (17а…17в). |
|
||
16б |
16а |
16в |
16г |
17б |
17в |
|
17а |
18.В программе SCAD не реализована возможность построения эпюр напряжений криволинейных поверхностей, поэтому, Вам необходимо вручную построить эпюры напряжений (Nx и Ny) от собственного веса, полезной нагрузки и комбинации загружений.
Задания для выполнения лабораторной работы
Варианты заданий необходимо выбирать согласно значениям A1…A5, ко-
торые определяются как: |
|
|
|||
A1 |
– количество гласных букв в фамилии; |
|
|||
A2 |
– количество согласных букв в фамилии; |
|
|||
A3 |
– количество гласных букв в имени; |
|
|||
A4 |
– количество согласных букв в имени. |
|
|||
A5 |
– номер группы. |
|
|
||
1-ая часть задания. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Параметры оболочки: |
|
A1 |
|
||
1, 4 |
2, 5 |
3, 6 |
|||
|
|
||||
оболочка |
цилиндрическая |
купол |
пологая |
||
материал |
сталь обыкновенная |
бетон В25 |
бетон В45 |
||
геометрические |
R = 5A2, м |
R = H = 5A2, м |
R = 50+10A2, м |
||
характеристики |
H = 5A3, м |
B = H = 5A3, м |
|||
|
|||||
толщина оболочки |
t = 10 + A4, мм |
t = 100 + 10A4, мм |
t = 100 + 10A4, мм |
||
полезная нагрузка |
гидростатическая |
снеговая |
снеговая |
||
неравномерная |
равномерная |
||||
|
|
|
|||
величина |
γ = A5, т/м3 |
p = 0.1·A5, т/м2 |
p = 0.1·A5, т/м2 |
||
полезной нагрузки |
|
|
|
||
связь опорная |
жесткая |
шарнирная |
подпорка |
||
5
Не указанные явным образом параметры выбираются студентом самостоятельно!!!
2 часть задания (вариантный анализ, только для студентов дневного обучения).
Выполнить вариантный анализ изменения максимальных значений напряжений (Nx, Ny) при изменении:
|
|
A1 |
|
|
1, 4 |
2, 5 |
3, 6 |
Параметр |
модуль упругости |
величина полезной |
толщина |
варьирования |
материала |
нагрузки |
оболочки |
Диапазон и шаг варьирования выберите самостоятельно. Количество вариантов – не менее 4!
Требования к отчету по лабораторной работе
Отчет должен быть оформлен на бумажном носителе и содержать:
1.Титульный лист;
2.Расчетную схему с полезной нагрузкой (распечатка в диметрической проекции);
3.Поля напряжений (Nx, Ny) с ручной отрисовкой эпюр напряжений по контуру оболочки.
По вариантному анализу:
4.Таблица и график изменения значений напряжений. Обязательно
привести вывод по результатам вариантного анализа!