Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z metody elementów skończonych w programie ADINA

Transkrypt

1 POLITECHNIKA SZCZECIŃSKA KATEDRA MECHANIKI I PODSTAW KONSTRUKCJI MASZYN Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z metody elementów skończonych w programie ADINA Obliczenia statycznie obciążonej belki Szczecin 2005

2 Zadanie 1 Przedmiotem obliczeń jest belka obciążona siłą skupioną P, obciążeniem ciągłym q i momentem gnącym M, jak pokazano na zamieszczonym poniżej rysunku. Wszystkie składowe obciążenia narastają w sposób statyczny od wartości zerowych do wartości maksymalnych w jednym kroku czasowym. Celem obliczeń jest wyznaczenie reakcji podpór, wykresów sił tnących i momentów gnących, przemieszczenia przekroju w punkcie 2 w osi Z oraz kąta obrotu przekroju poprzecznego w punkcie 1. Dodatkowo należy wyznaczyć maksymalny moment zginający i maksymalną siłę tnącą. Dane do obliczeń: a = 1 m, b = 0.05 m, P = 100 N, q = 100 N/m, M = 100 Nm, E = 2.1*10 5 N/mm 2, ν = Uruchomić program ADINA AUI KOLEJNE ETAPY ROZWIĄZYWANIA ZADANIA Wybrać: Start Programy ADINA System 8.2 ADINA AUI Z listy rozwijanej wybrać moduł ADINA 2. Określenie nagłówka Wybrać: Control Heading i wprowadzić nagłówek BELKA 3. Określenie globalnych stopni swobody Wybrać: Control Degress of Freedom i ustawić parametry jak poniżej: 2

3 4. Określenie geometrii belki Wcisnąć ikonę Definie Points i wprowadzić dane punktów jak poniżej: Point# X1 X2 X Wcisnąć ikonę Point Labels Ekran powinien wyglądać następująco: Wcisnąć ikonę Defnie Lines, a następnie utworzyć linie (typ linii: Straight) (aby dodać linię wcisnąć Add, wprowadzić punkty, a następnie wcisnąć Save operacje powtórzyć po każdej zdefiniowanej linii) Line# Point 1 Point Wcisnąć ikonę Line/Edge Labels Ekran powinien wyglądać następująco: 3

4 5. Określenie warunków brzegowych Wcisnąć ikonę Apply Fixity następnie przycisk Define Dodać dwa nowe rodzaje zanocowania o nazwie P1 i P4 - wcisnąć przycisk Add w celu dodania pierwszego zamocowania i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Wcisnąć Save by zatwierdzić, a następnie Add Wcisnąć Ok by zatwierdzić i zamknąć okno Po powrocie do okna Apply Fixity wprowadzić następujące dane: 4

5 Wcisnąć ikonę Boundary Plot Ekran powinien wyglądać następująco: 6. Przyłożenie obciążenia Wcisnąć ikonę Apply Loads wybrać typ obciążenia: Force, a następnie przycisk Define oraz Add i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Po powrocie do okna dialogowego Apply Loads wprowadzić dane: 5

6 Wcisnąć Apply by zatwierdzić wybrać typ obciążenia: Line, a następnie przycisk Define oraz Add i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Po powrocie do okna dialogowego Apply Loads wprowadzić dane: Wcisnąć Apply by zatwierdzić wybrać typ obciążenia: Moment, a następnie przycisk Define oraz Add i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Po powrocie do okna dialogowego Apply Loads wprowadzić dane: 6

7 Wcisnąć ikonę Load Plot Ekran powinien wyglądać następująco: 7. Określenie materiału i rodzaju elementów. Wybrać: Model Materials Elastic Isotropic i wprowadzić dane: Wcisnąć ikonę Element Groups i wprowadzić dane: 7

8 8. Określenie parametrów przekroju poprzecznego belki Wcisnąć ikonę: Cross Sections i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: 9. Ustalenie gęstości siatki Wybrać: Meshing Mesh Density Complete Model, w pozycji Subdivision Mode wybrać Use Length i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: 8

9 Ekran powinien wyglądać następująco: 10. Generacja elementów skończonych W ćwiczeniu zostaną użyte elementy belkowe dwu węzłowe Wcisnąć ikonę: Mesh Lines i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: Wcisnąć ikonę: Node Symbol Wcisnąć ikonę: Node Labels Ekran powinien wyglądać następująco: 9

10 11. Zapisanie pliku i uruchomienie obliczeń Zapisanie pliku wcisnąć: ikonę Save i nazwać plik: BELKA Uruchomienie obliczeń wcisnąć: ikonę Data File/Solution i nazwać plik: BELKA 12. Prezentacja wyników Po wykonaniu obliczeń przejść do modułu ADINA-PLOT Otworzyć plik BELKA.por Prezentacja graficzna wyników Deformacja belki Wcisnąć ikony: Show Deformed Mesh, Show Original Mesh, Scale Displacements Ekran powinien wyglądać następująco: Wykres sił tnących Wybrać: Display Element Line Plopt Create i wprowadzić dane: 10

11 Ekran powinien wyglądać następująco: Wykres momentów gnących Wybrać: Display Element Line Polpt Create i wprowadzić dane: Ekran powinien wyglądać następująco: Reakcje w podporach 11

12 Wybrać: Display Reaktion Plopt Create i wprowadzić dane: Ekran powinien wyglądać następująco: Określenie wartości liczbowych Wcisnąć ikonę: Node Symbol Wcisnąć ikonę: Node Labels Ekran powinien wyglądać następująco: Reakcje w podporach 12

13 Wybrać: List Value List Zone i wprowadzić dane: Wcisnąć Apply by zatwierdzić Kąt obrotu przekroju 1 W celu określenia kata obrotu w punkcie 1 należy najpierw zdefiniować ten punkt Wybrać: Definitions Model Point Node i wprowadzić dane: Wybrać: List Value List Model Point i wprowadzić dane: Wcisnąć Apply by zatwierdzić Przemieszczenie przekroju 2 w osi Z 13

14 W celu określenia przemieszczenie przekroju 2 w osi Z należy najpierw zdefiniować ten przekrój Wybrać: Definitions Model Point Node i wprowadzić dane: Wybrać: List Value List Model Point i wprowadzić dane: Wcisnąć Apply by zatwierdzić Maksymalny moment zginający Wybrać: List Value Extreme Zone i wprowadzić dane: Wcisnąć Apply by zatwierdzić Maksymalna siła poprzeczna Wybrać: List Value Extreme Zone i wprowadzić dane: 14

15 Wcisnąć Apply by zatwierdzić Zadanie 2 Zmniejszyć liczbę elementów i porównać wyniki z wynikami z zadania 1 1. Przejść do modułu ADINA KOLEJNE ETAPY ROZWIĄZYWANIA ZADANIA Z listy rozwijanej wybrać moduł ADINA Otworzyć plik BELKA.idb 2. Usunięcie siatki elementów skończonych Wcisnąć ikonę: Delete Mesh i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: 15

16 3. Ustalenie nowej gęstości siatki Wybrać: Meshing Mesh Density Complete Model, w pozycji Subdivision Mode wybrać Use Length i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: 4. Generacja elementów skończonych W ćwiczeniu zostaną użyte elementy belkowe dwu węzłowe Wcisnąć ikonę: Mesh Lines i wprowadzić dane jak pokazano poniżej: 5. Zapisanie pliku i uruchomienie obliczeń Zapisanie pliku wcisnąć: ikonę Save i nazwać plik: BELKA_1 Uruchomienie obliczeń wcisnąć: ikonę Data File/Solution i nazwać plik: BELKA_1 6. Prezentacja wyników Po wykonaniu obliczeń przejść do modułu ADINA-PLOT Otworzyć plik BELKA_1.por 16

17 Zadanie 3 Wykonać zadanie 1 w 20 krokach czasowych ( pokazać symulacje ugięcia belki) 1. Przejść do modułu ADINA KOLEJNE ETAPY ROZWIĄZYWANIA ZADANIA Z listy rozwijanej wybrać moduł ADINA Otworzyć plik BELKA.idb 2. Określenie funkcji czasowych i ilości kroków Wybrać: Control Time Function i ustawić parametry jak poniżej: Wybrać: Control Time Step i ustawić parametry jak poniżej: 3. Zapisanie pliku i uruchomienie obliczeń Zapisanie pliku wcisnąć: ikonę Save i nazwać plik: BELKA_2 Uruchomienie obliczeń wcisnąć: ikonę Data File/Solution i nazwać plik: BELKA_2 17

18 4. Prezentacja wyników Po wykonaniu obliczeń przejść do modułu ADINA-PLOT Otworzyć plik BELKA_2.por Symulacja ugięcia belki Wcisnąć ikony: Scale Displacements, Movie Load Step, Animate 18