MES W ANALIZIE SPRĘŻYSTEJ UKŁADÓW PRĘTOWYCH

Podobne dokumenty
Zginanie Proste Równomierne Belki

Optymalizacja (w matematyce) termin optymalizacja odnosi się do problemu znalezienia ekstremum (minimum lub maksimum) zadanej funkcji celu.

2. ELEMENTY TEORII PRĘTÓW SILNIE ZAKRZYWIONYCH (Opracowano na podstawie [9, 11, 13, 34, 51])

TEMAT: Próba statyczna rozciągania metali. Obowiązująca norma: PN-EN :2002(U) Zalecana norma: PN-91/H lub PN-EN AC1

ORGANIZACJA I ZARZĄDZANIE

Modelowanie i obliczenia techniczne. Modelowanie matematyczne Metody modelowania

Document: Exercise-03-manual /12/ :54--- page 1 of 8 INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 3. Optymalizacja wielowarstwowych płyt laminowanych

MES W ANALIZIE SPRĘŻYSTEJ UKŁADÓW PRĘTOWYCH

Autor: mgr inż. Robert Cypryjański METODY KOMPUTEROWE

3. Zapas stabilności układów regulacji 3.1. Wprowadzenie

Zastosowanie funkcji inżynierskich w arkuszach kalkulacyjnych zadania z rozwiązaniami

3. Zapas stabilności układów regulacji 3.1. Wprowadzenie

PRZESTRZEŃ WEKTOROWA (LINIOWA)

Układy równań - Przykłady

MIESZANY PROBLEM POCZĄTKOWO-BRZEGOWY W TEORII TERMOKONSOLIDACJI. ZAGADNIENIE POCZĄTKOWE

W tym miejscu wstawić podział strony

PLAN REALIZACJI MATERIAŁU NAUCZANIA Z MATEMATYKI W KLASIE PIERWSZEJ GIMNAZJUM WRAZ Z OKREŚLENIEM WYMAGAŃ EDUKACYJNYCH

Ekoenergetyka Matematyka 1. Wykład 1.

Przedmowa 5. Rozdział 1 Przekształcenie Laplace a 7

W takim modelu prawdopodobieństwo konfiguracji OR wynosi. 0, 21 lub , 79. 6

A = {dostęp do konta} = {{właściwe hasło,h 2, h 3 }} = 0, (10 4 )! 2!(10 4 3)! 3!(104 3)!

ALGORYTM STATYCZNEJ ANALIZY MES DLA KRATOWNICY

CHEMAR Rurociągi Sp. z o.o. ul. Olszewskiego Kielce Polska

PROGNOZA OSIADANIA BUDYNKU W ZWIĄZKU ZE ZMIANĄ SPOSOBU POSADOWIENIA THE PROGNOSIS OF BUILDING SETTLEMENT DUE TO CHANGES OF FOUNDATION

Informacje uzupełniające: Wyboczenie z płaszczyzny układu w ramach portalowych. Spis treści

Transformator Φ M. uzwojenia; siła elektromotoryczna indukowana w i-tym zwoju: dφ. = z1, z2 liczba zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego.

ANALIZA WYTRZYMAŁOŚCIOWA STROPU BĘDĄCEGO W KONTAKCIE DWUPARAMETROWYM Z POKŁADEM PRZY EKSPLOATACJI NA ZAWAŁ

ZŁOŻONE RUCHY OSI OBROTOWYCH STEROWANYCH NUMERYCZNIE

OBLICZANIE RAM METODĄ PRZEMIESZCZEŃ WERSJA KOMPUTEROWA

WYMAGANIA NA POSZCZEGÓLNE OCENY Z MATEMATYKI W KLASACH I - III GIMNAZJUM. Rok szkolny 2015/16

KONWENCJA ZNAKOWANIA MOMENTÓW I WZÓR NA NAPRĘŻENIA

Wielokryteriowa optymalizacja liniowa (WPL)

SYMULACJA UKŁADU REDUKCJI DRGAŃ Z TŁUMIKIEM MAGNETOREOLOGICZNYM I ELEKTROMAGNETYCZNYM PRZETWORNIKIEM ENERGII

PROJEKT NR 2 STATECZNOŚĆ RAM WERSJA KOMPUTEROWA

WPROWADZENIE DO PROGRAMU FEAS - KAM Wersja r.

Dodawanie i mnożenie liczb zespolonych są działaniami wewnętrznymi tzn., że ich wynikiem jest liczba zespolona.

Laboratorium grafiki komputerowej i animacji. Ćwiczenie III - Biblioteka OpenGL - wprowadzenie, obiekty trójwymiarowe: punkty, linie, wielokąty

TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCIACH

Stateczność ramy. Wersja komputerowa

PRZYKŁADOWE ZADANIA. ZADANIE 1 (ocena dostateczna)

MODEL ODPOWIEDZI I SCHEMAT PUNKTOWANIA ZADAŃ ETAP SZKOLNY KONKURSU GEOGRAFICZNEGO

Funkcje pola we współrzędnych krzywoliniowych cd.

Katedra Geotechniki i Budownictwa Drogowego. WYDZIAŁ NAUK TECHNICZNYCH Uniwersytet Warmińsko-Mazurski

PRAWIDŁOWE ODPOWIEDZI I PUNKTACJA

gruparectan.pl 1. Metor Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą przemieszczeń Rys. Schemat układu Współrzędne węzłów:

3. WSPÓŁCZYNNIK ŚCINANIA (KOREKCYJNY)

MECHANIKA BUDOWLI LINIE WPŁYWU BELKI CIĄGŁEJ

Z1/2 ANALIZA BELEK ZADANIE 2

PRZEKŁADNIE ZĘBATE CZOŁOWE ŚRUBOWE. WALCOWE (równoległe) STOŻKOWE (kątowe) ŚLIMAKOWE HIPERBOIDALNE. o zebach prostych. walcowe. o zębach.

Andrzej Garstecki, Wojciech Gilewski, Zbigniew Pozorski, eds. XII. Zbigniew Pozorski

6. WYZNACZANIE LINII UGIĘCIA W UKŁADACH PRĘTOWYCH

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

{H B= 6 kn. Przykład 1. Dana jest belka: Podać wykresy NTM.

gruparectan.pl 1. Silos 2. Ustalenie stopnia statycznej niewyznaczalności układu SSN Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą sił

Podpory sprężyste (podatne), mogą ulegać skróceniu lub wydłużeniu pod wpływem działających sił. Przemieszczenia występujące w tych podporach są

Mechanika teoretyczna

Narysować wykresy momentów i sił tnących w belce jak na rysunku. 3ql

Postać Jordana macierzy

ĆWICZENIE 5 BADANIE ZASILACZY UPS

Nazwa przedmiotu: Techniki symulacji. Kod przedmiotu: EZ1C Numer ćwiczenia: Ocena wrażliwości i tolerancji układu

DWUCZĘŚCIOWE ŁOŻYSKO POROWATE

Przykład 6.1. Przestrzenny stan naprężenia i odkształcenia

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

WIADOMOŚCI WSTĘPNE, PRACA SIŁ NA PRZEMIESZCZENIACH

Wymagania edukacyjne z matematyki w klasie V Matematyka z plusem

Ćwiczenie 10. Wyznaczanie współczynnika rozpraszania zwrotnego promieniowania beta.

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu

Z1/1. ANALIZA BELEK ZADANIE 1

Przykład 6.3. Uogólnione prawo Hooke a

MODELOWANIE ZA POMOCĄ MES Analiza statyczna ustrojów powierzchniowych

Mechanika ogólna Wydział Budownictwa Politechniki Wrocławskiej Strona 1. MECHANIKA OGÓLNA - lista zadań 2016/17

Dr inż. Janusz Dębiński

DYNAMIKA RAM WERSJA KOMPUTEROWA

Rozwiazania zadań. Zadanie 1A. Zadanie 1B. Zadanie 2A

Metoda elementów skończonych w mechanice konstrukcji / Gustaw Rakowski, Zbigniew Kacprzyk. wyd. 3 popr. Warszawa, cop

Metody dokładne w zastosowaniu do rozwiązywania łańcuchów Markowa

Analiza transformatora

5. Badanie transformatora jednofazowego

Animowana grafika 3D. Opracowanie: J. Kęsik.

Zaproszenie do współpracy przy organizacji wydarzeń społecznych (CSR) w zakresie warsztatów edukacyjnych na PGE Narodowym

UZĘBIENIA CZOŁOWE O ŁUKOWO KOŁOWEJ LINII ZĘBÓW KSZTAŁTOWANE NARZĘDZIEM JEDNOOSTRZOWYM

>> ω z, (4.122) Przybliżona teoria żyroskopu

UKŁADY TENSOMETRII REZYSTANCYJNEJ

Rozwiązanie stateczności ramy MES

Belki złożone i zespolone

Fizyka 3.3 III. DIODA ZENERA. 1. Zasada pomiaru.

Strukturalne elementy symetrii. Krystalograficzne grupy przestrzenne.

WYBRANE DZIAŁY ANALIZY MATEMATYCZNEJ. Wykład IV Twierdzenia całkowe

Temat 3 (2 godziny) : Wyznaczanie umownej granicy sprężystości R 0,05, umownej granicy plastyczności R 0,2 oraz modułu sprężystości podłużnej E

Politechnika Białostocka INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH. Doświadczalne sprawdzenie zasady superpozycji

Analiza obciążeń belki obustronnie podpartej za pomocą oprogramowania ADINA-AUI 8.9 (900 węzłów)

METODY KOMPUTEROWE W MECHANICE

VIII Skalmierzycki Konkurs Interdyscyplinarny Z matematyka w XXI wieku

MODEL PROCESU REGENERACJI MECHANICZNEJ SUCHEJ OPRACOWANY W OPARCIU O DANE Z ANALIZY GRANU- LOMETRYCZNEJ

WYZNACZANIE PRZEMIESZCZEŃ SOLDIS

Wybrane stany nieustalone transformatora:

Stateczność ramy - wersja komputerowa

1. Silos Strona:1 Dla danego układu wyznaczyć MTN metodą sił Rys. Schemat układu ...

Zadanie 3. Belki statycznie wyznaczalne. Dla belek statycznie wyznaczalnych przedstawionych. na rysunkach rys.a, rys.b, wyznaczyć:

Algorytmy graficzne. Kwantyzacja wektorowa obrazów cyfrowych

Transkrypt:

MES W ANALIZIE SPRĘŻYS UKŁADÓW PRĘOWYCH Prykłady obliceń Belki Lidia FEDOROWICZ Jan FEDOROWICZ Magdalena MROZEK Dawid MROZEK Gliwice 7r.

6-4 Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek Rowiąanie adań Rodiału 6 BELKI Niniejsy tekst jest cęścią skryptu pt.: MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady obliceń i stanowi predłużenie rodiału 6 skryptu. W pliku awarto scegółowo predstawione krok po kroku rowiąania trech pokaanych poniżej adań belek wykorystaniem MES. Numeracja adań w pliku jest kontynuacją numeracji e skryptu. Numeracja rysunków, tablic i worów ropocyna się od dołąconym numerem rodiału skryptu. Wsystkie koniecne odwołania do treści awartych w skrypcie są wyraźnie anacone i opisane podaniem nr rodiału i odpowiedniego numeru woru bądź rysunku i napisane są ccionką pochyłą koloru różowego. Wsystkie onacenia używane w pliku, algorytm postępowania pry rowiąywaniu adań ora podstawy teoretycne MES podano w skrypcie.

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-5 BELKI adania rowiąane w pliku 6.. Zadanie k Stosując MES, oblicyć siły wewnętrne w układie. 4. D=. m 6.3. Zadanie 3 k 3 k 5 Stosując MES, oblicyć siły wewnętrne w układie. 4. D 3 4. D 5 6.4. Zadanie 4. f Stosując MES, oblicyć siły wewnętrne w układie. k 3 k 5 4. 4.

6-6 Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek 6 BELKI 6. Zadanie DANE: Dana jest belka pokaana na Rys. 6-. Stosując MES, oblicyć siły wewnętrne w układie. k 4. D=.5m Rys. 6- Schemat statycny belki adania KROK (A): Zdefiniowanie modelu MES Pryjmujemy do rowiąania element skońcony w postaci prostego odcinka pręta dwoma węłami, po dwa stopnie swobody w każdym węźle rodiał, Rys. -. Pryjmujemy globalny układ współrędnych XOY (np. jak pokaano na Rys. 6-), numerujemy węły ora pręty układu. W oblicnym układie mamy jeden ES odpowiadający prętowi Rys. 6-. W ES pryjmujemy pocątek elementu ora wiąany nim układ współrędnych lokalnych Oy, wg asad opisanych w rodiale p..5. Na podstawie Rys. 6- widać, lokalny układ współrędnych jest równoległy do globalnego układu współrędnych. Onaca to, że kąt transformacji układu lokalnego równy jest eru, a maciere transformacji ES są równe macierom jednostkowym. Dla uproscenia obliceń w adaniu pryjęto wartość stywności =const., a /k =n=6. Y y U k U 3 U 4 X U 4. D=.5m Rys. 6-. Model MES belki adania ; numeracja węłów, elementów skońconych, pryjęcie układów współrędnych ora definicja niewiadomych w globalnym układie współrędnych

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-7 Wynacamy licbę stopni swobody i wprowadamy numerację stopni swobody układu wiąaną globalnym układem współrędnych. W adaniu mamy dwa węły. Zatem licbę stopni swobody oblicamy jako: sw = w= = 4, (6-) a więc nas układ statycny ma 4 stopnie swobody, a wektor premiesceń układu można definiować w globalnym układie współrędnych następująco: U = U U U U (6-) 3 4. Pryjętą numerację stopni swobody w rowiąywanym adaniu pokaano na Rys. 6-. Definiujemy wektory premiesceń węłów poscególnych ES. Ponieważ wektory te są identycne w obu układach współrędnych możemy je apisać raem (wór (-94) Rys. 6-3a): Y a) b) Y U u y u 4 U 4 X F f y f 4 F 4 X u U U 3 u 3 f F 3 F f 3 Rys. 6-3. Wektory premiescenia węłów i sił węłowych w układach współrędnych lokalnym i globalnym u = v f v f = u u u3 u4, U = v f v3 f3 = U U U3 U4 Podobnie definiujemy wektory sił diałających w ES. Wektory te również w obu układach współrędnych mają taką samą postać (wór (-) Rys. 6-3b): f = V y M Vy M = f f f3 f4 F = V y M Vy M = F F F3 F4 Zatem układ równań MES w nasym adaniu składa się 4 równań liniowych, które w apisie macierowym mają postać: K U = F, (6-5) gdie: [K] macier stywności całego układu o wymiarach (4 4), {U} wektor posukiwanych premiesceń węłów w postaci (6-), {F} wektor obciążenia układu o wymiarach ( 4)..,. (6-3) (6-4) KROK (B): Budowa maciery stywności układu W kroku obliceń rowiąujemy kolejne elementy skońcone godnie procedurą predstawioną w rodiale 3 ora budujemy macier układu równań MES całego układu statycnego. Rowiąanie elementu skońconego preprowadamy w lokalnym układie współrędnych. Na podstawie Rys. 6- widać, że lokalne układy współrędnych i Oy i

6-8 Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek poscególnych elementów skońconych odpowiadają globalnemu układowi współrędnych XOY, a więc nie ma potreby dokonywania transformacji rowiąania elementu skońconego do układu globalnego. Element skońcony nr ES-: macier stywności ES- w lokalnym układie współrędnych dla ES- wg (-8) pry L=4. m ma postać: [ k ] L 6 6 6 3 3 3 3 4 6 4 6 = = 6 6 6 3 3 3 3 4 6 6 4.87.375.87.375.375.375.5 = = [ k ] G,.87.375.87.375.375.5.375 wektor alokacji ES- Rys. 6-3: { } { 3 4}, = (6-6) al = (6-7) macier topologii ES- ora macier transponowana topologii ES- (wór (3-7) ora rys. 3- ): [ A ] =, [ A ] =, (6-8) poserenie ora wpisanie maciery stywności ES- apisanej w układie lokalnym do wymiarów maciery stywności całego układu (wór (3-8)):.87.375.87.375.375.375.5 [ k ] w[ K ] = A k A. G =.87.375.87.375.375.5.375 Ponieważ w rowiąywanym układie występuje podparcie sprężyste budujemy godnie procedurą opisaną w rodiale 3 macier [K s ] o wymiarach maciery [K] awierającą charakterystyki sprężystości podpór. [ K S ] = k (6-9) (6-) KROK (C): Budowa wektora obciążeń układu W rowiąywanym adaniu jako obciążenia występuje osiadanie podparcia sprężystego. Zgodnie podaną w rodiale 3 procedurą równowarte obciążenie statycne będie równe

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-9 obciążeniu węłowemu w postaci siły skupionej pryłożonej w węźle nr (Rys. 3-6) o wartości: Pr = k D = D = (.) =.5, (6-) n 6 a wektor obciążeń węłowych układu będie miał postać: w F = P =.5. (6-) r Zatem wektor obciążenia całego układu będie miał postać: w = =.5. (6-3) F F KROK (D): Wprowadenie warunków bregowych Układ równań MES (6-5) rowiąywanego adania apisujemy w postaci: k K, wk [ ] S U = F (6-4) W rowiąywanym adaniu warunki bregowe (Rys. 6-) apisemy w postaci U = U =, (6-5) a po ich uwględnieniu (sposobem trecim rodiał 3) i wykonaniu diałań wg (6-4) ptrymujemy:.87.375.87.375 U.375.375.5 U.87.375.87.375.5.375.5.375 k = = U3.5 U 4 (6-6) KROK (E): Rowiąanie układu równań MES Rowiąanie układu równań (6-3) ma postać: U U U. = U = 3.49 U 4.486 (6-7) KROK (F): Oblicenie prekrojowych sił wewnętrnych Zgodnie algorytmem podanym w p. 3.. rodiału 3 skryptu siły wewnętrne oblicamy w układie lokalnym (w globalnym są takie same). Wobec tego w pierwsej kolejności określamy wektory premiesceń węłów poscególnych ES: element nr (wyrażenia (6-8) i (6-7)): f = = =,.49 v.486 f u U A U v Siły wewnętrne, wynacone na podstawie premiesceń (6-8) ora wyrażenia (6-6) wynosą: element nr : (6-8)

6- Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek.5357.49 f = k u = L.5357 ( u, ) a wobec braku obciążenia elementu ES- sumarycne siły wewnętrne są równe: u, (6-9).5357.5357 V y (, ) ( o).49.49 M f = f f = =,.5357.5357 Vy M (6-) Stosując nakowanie sił wewnętrnych mechaniki budowli na Rys. 6-4 pokaano uyskane rowiąanie w postaci wykresów sił wewnętrnych..49.5357 + k = = n 6 k = = n 6 M [kn m] V [kn] D=. m N s =.5357 D=. m Rys. 6-4. Wykresy momentów ginających (M) i sił tnących (V) w belce adania nr.

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-6.3 Zadanie 3 DANE: Dana jest belka pokaana na Rys. 6-5. Stosując MES, oblicyć siły wewnętrne w układie. k 3 k 5 4. D 3 4. D 5 Rys. 6-5. Schemat statycny belki adania 3 KROK (A): Zdefiniowanie modelu MES Pryjmujemy do rowiąania element skońcony w postaci prostego odcinka pręta dwoma węłami, po dwa stopnie swobody w każdym rodiał, Rys. -. Pryjmujemy globalny układ współrędnych XOY (np. jak pokaano na Rys. 6-6), numerujemy węły ora pręty układu. Dyskretyację układu wprowadamy popre podiał układu na ctery elementy skońcone, odpowiadające prętom Rys. 6-. W każdym elemencie skońconym pryjmujemy pocątek elementu ora wiąany nim układ współrędnych lokalnych Oy, wg asad opisanych w rodiale p..5. Na podstawie Rys. 6-6 widać, że wsystkie lokalne układy współrędnych są równoległe do globalnego układu współrędnych. Onaca to, że kąt transformacji układu lokalnego równy jest eru, a maciere transformacji wsystkich ES są równe macierom jednostkowym. Do obliceń w adaniu pryjęto wartość stywności =const. =const. pry cym. / =n e =. ora k 3 = /n 3 i k 5 = /n 5. hdie n 3 =n 5 =4.. Y y U U 3 U 5 y U 4 U 6 3 k 3 k 5 X U 4. D 3 4. D 5 Rys. 6-6. Model MES belki adania 3 numeracja węłów, ES, pryjęcie układów współrędnych ora definicja niewiadomych w globalnym układie współrędnych, dyskretyacja układu, lokalne układy współrędnych i pocątki ES Wynacamy licbę stopni swobody i wprowadamy numerację stopni swobody układu wiąaną

6- Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek globalnym układem współrędnych. W adaniu mamy try węły,. Zatem licbę stopni swobody oblicamy jako: = w= 3 = 6, (6-) sw a więc nas układ statycny ma 6 stopni swobody, a wektor premiesceń układu można definiować w globalnym układie współrędnych następująco: U = U U U U U U (6-) 3 4 5 6 Pryjętą numerację stopni swobody w rowiąywanym adaniu pokaano na Rys. 6-. Definiujemy wektory premiesceń węłów poscególnych ES ( ). Ponieważ wektory te są identycne w obu układach współrędnych możemy je apisać raem (wór (-94) Rys. 6-7): U u y u U 3 U u 4 u 3 U 4 U u Y X O y 3 u U 3 U u 4 u 3 Rys. 6-7. Wektory premiescenia węłów w układach współrędnych lokalnych i globalnym U 4 u = v f v f = u u u3 u4, u = v f v3 f3 = u u u3 u4, U = v f v f = U U U3 U4, U = v f v3 f3 = U U U3 U 4. (6-3) Podobnie definiujemy wektory sił diałających w węłach poscególnych elementów skońconych ( ). Wektory te również w obu układach współrędnych mają taką samą postać (wór (-) Rys. 6-8): F f y f 4 F 4 3 f F 3 F f 3 Y X O F f y f 4 3 f F 3 Rys. 6-8. Wektory sił węłowych ES w układach współrędnych lokalnych i globalnym F f 3 F 4 f = V y M Vy M = f f f3 f4, f = V y M Vy3 M 3 = f f f3 f4 F = V y M Vy M = F F F3 F4, F = V y M Vy3 M 3 = F F F3 F4,. (6-4) Zatem układ równań MES w nasym adaniu składa się 6 równań liniowych, które w apisie macierowym mają postać: K U = F, (6-5) gdie:

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-3 [K] macier stywności całego układu o wymiarach (6 6), {U} wektor posukiwanych premiesceń węłów w postaci (6-), {F} wektor obciążenia układu o wymiarach ( 6). KROK (B): Budowa maciery stywności układu W kroku obliceń rowiąujemy kolejne elementy skońcone godnie procedurą predstawioną w rodiale 3 skryptu ora budujemy macier układu równań MES całego układu statycnego. Rowiąanie kolejnych elementów skońconych preprowadamy w lokalnym układie współrędnych. Na podstawie Rys. 6- widać, że lokalne układy współrędnych i Oy i poscególnych elementów skońconych odpowiadają globalnemu układowi współrędnych XOY, a więc nie ma potreby dokonywania transformacji rowiąania elementu skońconego do układu globalnego. Element skońcony nr ES-: macier stywności ES- w lokalnym układie współrędnych dla ES- wg (-8) dla L=4. m ma postać: [ k ] L 6 6 6 3 3 3 3 4 6 4 6 = = 6 6 6 3 3 3 3 4 6 6 4.88.375.88.375.375.375.5 = = [ k ] G,.88.375.88.375.375.5.375 wektor alokacji ES- Rys. 6-7: { } { 3 4}, = (6-6) al = (6-7) macier topologii ES- ora macier transponowana topologii ES- (wór (3-7) ora rys. 3- ): =, A = A (6-8) poserenie ora wpisanie maciery stywności ES- apisanej w układie lokalnym do wymiarów maciery stywności całego układu (wór (3-8)):

6-4 Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek.88.375.88.375.375..375.5 k.88.375.88.375 [ A ] k [ A ] = w[ K ] = L.375.5.375. (6-9) Element skońcony nr ES-: macier stywności ES- w lokalnym układie współrędnych wg (-8) dla L=4. m ma postać: [ k ] L 6 6 6 3 3 3 3 4 6 4 6 = = 6 6 6 3 3 3 3 4 6 6 4.375.75.375.75.75..75.5 = = [ k ] G,.375.75.375.75.75.5.75. wektor alokacji ES- Rys. 6-7: { } {3 4 5 6}, = (6-3) al = (6-3) macier topologii ES- ora macier transponowana topologii ES- (wór (3-7) ora rys. 3- ): A, A = = (6-3) poserenie ora wpisanie maciery stywności ES- apisanej w układie lokalnym do wymiarów maciery stywności całego układu (wór (3-8)): k.375.75.375.75 [ A ] k [ A ] = w[ K ] = L.75..75..375.75.375.75.75..75. (6-33)

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-5 KROK (C): Budowa wektora obciążeń układu W rowiąywanym adaniu obciążenie ustroju powodowane jest osiadaniem sprężystych podparć w węłach nr i 3. Zastępce obciążenie równowarte statycnie oblicymy w sposób omówiony w rodiale 3 skrptu. Wynosi ono: - Siła skupiona obciążająca węeł nr : P3 375 D = D3 k3 = D3 =.5 =. (6-34) n3 4 - Siła skupiona obciążająca węeł nr 3: n P5 e D = D5 k5 = D5 = D5 =. =.. (6-35) n5 n5 4 Wektor obciążeń węłowych dla modelu MES oblicanej belki ma postać: w F =.375. =.375., (6-36) yatem wektor obciążenia całego układu będie miał postać: w F = F =.375. (6-37) KROK (D): Wprowadenie warunków bregowych Macier [K] układu równań (6-5) rowiąywanego adania apisujemy w postaci: K k k K (6-38) cyli gdie K = w[ K] w[ K].88.375.88.375.375..375.5.88.375.88.375 =.375.5.375..375.75.375.75.75..75.. 375.75.375.75.75..75. k co daje ostatecnie S k.5 k5.5 3 = = s k S (6-39) (6-4)

6-6 Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek.88.375.88.375.375..375.5.88.375.83.375.375.75 K = (6-4).375.5.375 3..75..375.75.875.75.75..75. W rowiąywanym adaniu warunki bregowe (Rys. 6-6) apisemy w postaci U = U, (6-4) = a po ich uwględnieniu (sposobem trecim rodiał 3 skryptu) układ równań (6-5) pryjmie postać:.88e8.375.88.375 U.375.e7.375.5 U.88.375.83.375.375.75 U 3.375 =.375.5.375 3..75. U 4.375.75.875.75 U 5..75..75. U 6 (6-43) KROK (E): Rowiąanie układu równań MES Rowiąanie układu równań (6-43) ma postać: U U U U U U.67.37.466.38 3 U = = (6-44) 4 5 6

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-7 KROK (F): Oblicenie prekrojowych sił wewnętrnych Zgodnie algorytmem podanym w p. 3.. siły wewnętrne oblicamy w układie lokalnym (w globalnym są takie same). Wobec tego w pierwsej kolejności określamy wektory premiesceń węłów poscególnych ES: element nr i element nr (wyrażenia (6-8), (6-3) i (6-44)): f = = =,.67 v.37 f U u A U v (6-45).67 v.37 f. U = u = A U =.466 v3.38 f 3 Siły wewnętrne, wynacone na podstawie premiesceń (6-45) ora wyrażeń (6-6), (6-3) wynosą: element nr i element nr : 8.495.39 4.665 9.36 f k u L 8.495 f k u = = = = L.39 9.36 ( u, ) (, ) u, o Sumarycne siły wewnętrne uwagi na brak obciążenia ES i f f ( u, f ) ( u, f ) = 8.495 8.495 o = = wyniosą: V y 4.665 4.665 o M, = = = 8.495 8.495 Vy 9.36 9.36 M f f f.39.39 V y o 9.36 9.36 M f f f =. =.39.39 Vy3 M 3 (6-46) (6-47)

6-8 Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek Stosując nakowanie sił wewnętrnych mechaniki budowli na Rys. 6-9 pokaano uyskane rowiąanie w postaci wykresów sił wewnętrnych. 8.485 + V,39 k 3 k 5-3 4.665 R 3 =+.84 R 5 =-.39 3 M k 5 9.36 k 3 R 3 R 5 Rys. 6-9. Wykresy momentów ginających (M) i sił tnących (V) w belce adania nr 3.

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-9 6.4 Zadanie 4 DANE: Dana jest belka pokaana na Rys. 6-. Stosując MES, oblicyć siły wewnętrne w układie. Do obliceń w adaniu pryjęć wartość stywności =const. =const., pry cym / =n e =. ora k 3 = /n 3 i k 5 = /n 5. hdie n 3 =n 5 =4... f Y k 3 k 5 O X 4. 4. Rys. 6-. Schemat statycny belki adania 4 KROK (A): Zdefiniowanie modelu MES Schemat statycny adania nr 4 ora dane materiałowe i prekroje prętów są takie same jak w adaniu nr 3. Wobec tego pryjmujmiemy typ elementu skońconego, układ współrędnych globalnych, podiał na elementy skońcone, układy współrędnych lokalnych ora numerację stopni swobody takie jak w adaniu nr 3 Rys. 6-6 do Rys. 6-8. Stosując taką samą dyskretyację (pokaano to na Rys. 6-) licba stopni swobody i macier stywności całego układu [K] będie identycna jak w wyrażeniu (6-43). Mamy:.88e8.375.88.375.375. e7.375.5.88.375.83.375.375.75 =.375.5.375 3..75..375.75.875.75.75..75. K (6-48) Y. y U U 3 U 5 y U 4 U 6 3 k 3 k 5 X U 4. 4. Rys. 6-. Model MES belki adania 4, numeracja węłów, ES, pryjęcie układów współrędnych ora definicja niewiadomych w globalnym układie współrędnych i dyskretyacja układu

6- Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek ak więc nas układ statycny ma 6 stopni swobody, a wektor premiesceń układu można definiować w globalnym układie współrędnych następująco: U = U U U U U U (6-49) 3 4 5 6 Wektory premiesceń węłów ES układu ora wektory sił węłowych ES mają również postać pokaaną worami (6-3) i (6-4), warunki bregowe wg (6-4), a układ równań MES w układie globalnym ma postać (6-5). KROK (C): Budowa wektora obciążeń układu W rowiąywanym adaniu jako obciążenie ES występuje błąd montażowy w postaci ałomu osi pręta o kąt w połowie ropiętości ES-, natomiast ES- nie jest obciążony Element skońcony nr ES-: Statycnie równowarte obciążenie węłowe ES- wynacymy tak jak w prykładie 4 rodiału 8 wory na Rys. 8-4. Pryjmując a=b=l/ mamy Rys. 6-: l M = f3 = b a = = l l l (6-5) l M = f6 = b a = = l l l (6-5) 6 V = V = f = f4 = 3 a a = l (6-5) M = f = l M = f4 = l V =f = V =f 3= Rys. 6-. Zastępce, statycnie równowarte obciążenie węłowe ES- atem wektor obciążeń węłowych ES- apisemy: o f = f = M M = = l l =.5.5 =.5.5, (6-53) a wektor obciążenia całego układu wynikający obciążenia ES- ma postać: ( ) = (6-54) F ().5.5.

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6- Element skońcony nr ES-: ES- nie jest obciążony wobec tego mamy: ora o f =, (6-55) ( o) F = (6-56) (). Wobe braku obciążeń węłowych układu wektor obciążenia całego układu będie miał postać: ( ) ( ) w o F = F F F =.5.5. () () (6-57) KROK (D): Wprowadenie warunków bregowych Uwględniając macier (6-48), wektor niewiadomych (6-49) układ równań MES (6-5) dla rowiąywanego adania apisujemy w postaci:.88e7.375.88.375 U.375. e7.375.5 U.5.88.375.83.375.375.75 U.375.5.375 3..75. =.375.75.875.75.75..75. U 6 3 U 4.5 U 5 (6-58) KROK (E): Rowiąanie układu równań MES Rowiąanie układu równań (6-43) ma postać: U U U U.5. (6-59) 3 = = U 4. U 5.44 U.66 6

6- Lidia Fedorowic, Jan Fedorowic, Magdalena Mroek, Dawid Mroek KROK (F): Oblicenie prekrojowych sił wewnętrnych Zgodnie algorytmem podanym w p. 3.. siły wewnętrne oblicamy w układie lokalnym (w globalnym są takie same). Wobec tego w pierwsej kolejności określamy wektory premiesceń węłów poscególnych ES: element nr i element nr (wyrażenia (6-8), (6-3) i (6-59)): v f U = u = A U =,.5 v. f (6-6).5 v. f. U = u = A U =..44 v3.66 f 3 Siły wewnętrne, wynacone na podstawie premiesceń (6-6) ora wyrażeń (6-6), (6-3) wynosą: element nr i element nr :.39.36 (, ).56 (, ).44 f u f k u u, L.39 f f k u = = = = (6-6) L.36.6 Sumarycne siły wewnętrne uwagi na brak obciążenia ES i o f = wyniosą: y.56.5 3.6 o M, = = =.39.39 Vy.6.5.44 M ( u, f ) ( u, f ).39.39 f f f.36.36 Vy o.44.44 M f = f f = =..36.36 Vy M 3 3 V (6-6)

MES w analiie sprężystej układów prętowych. Prykłady. Rodiał 6. Belki 6-3 Zachowując nakowanie sił wewnętrnych mechaniki budowli na Rys. 6-3 pokaano uyskane rowiąanie w postaci wykresów sił wewnętrnych. 3.6.44 3 k 3 k5 M.39 + +.36 3 k 3 k 5 V R 3 R 5 R 3 =+.3 R 5 =.36 Rys. 6-3. Wykresy momentów ginających (M) i sił tnących (V) w belce adania nr 4.