ALGORYTM STATYCZNEJ ANALIZY MES DLA KRATOWNICY

Podobne dokumenty
Autor: mgr inż. Robert Cypryjański METODY KOMPUTEROWE

PROJEKT NR 2 STATECZNOŚĆ RAM WERSJA KOMPUTEROWA

Zagadnienie statyki kratownicy płaskiej

PRZYKŁADOWE ZADANIA. ZADANIE 1 (ocena dostateczna)

DYNAMIKA RAM WERSJA KOMPUTEROWA

Stateczność ramy. Wersja komputerowa

Stateczność ramy - wersja komputerowa

Rozwiązanie stateczności ramy MES

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

[ P ] T PODSTAWY I ZASTOSOWANIA INŻYNIERSKIE MES. [ u v u v u v ] T. wykład 4. Element trójkątny płaski stan (naprężenia lub odkształcenia)

OBLICZANIE RAM METODĄ PRZEMIESZCZEŃ WERSJA KOMPUTEROWA

ROZWIĄZANIE PROBLEMU NIELINIOWEGO

ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 2 Z MECHANIKI BUDOWLI

1. METODA PRZEMIESZCZEŃ

METODY KOMPUTEROWE W MECHANICE

MODELOWANIE ZA POMOCĄ MES Analiza statyczna ustrojów powierzchniowych

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

PROJEKT NR 1 METODA PRZEMIESZCZEŃ

Podstawowe przypadki (stany) obciążenia elementów : 1. Rozciąganie lub ściskanie 2. Zginanie 3. Skręcanie 4. Ścinanie

Modelowanie układów prętowych

Metoda elementów skończonych

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

METODA SIŁ KRATOWNICA

Zad.1 Zad. Wyznaczyć rozkład sił wewnętrznych N, T, M, korzystając z komputerowej wersji metody przemieszczeń. schemat konstrukcji:

Zastosowanie MES do rozwiązania problemu ustalonego przepływu ciepła w obszarze 2D

MES dla ustrojów prętowych (statyka)

2kN/m Zgodnie z wyznaczonym zadaniem przed rozpoczęciem obliczeń dobieram wstępne przekroje prętów.

7. ELEMENTY PŁYTOWE. gdzie [N] oznacza przyjmowane funkcje kształtu, zdefinować odkształcenia i naprężenia: zdefiniować macierz sztywności:

ORIGIN 1. E 10GPa - moduł Younga drewna. 700 kg m 3. g - ciężar właściwy drewna g m s 2. 6cm b2 6cm b3 5cm 12cm h2 10cm h3 8cm. b1 h1.

WIADOMOŚCI WSTĘPNE, PRACA SIŁ NA PRZEMIESZCZENIACH

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

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

5. METODA PRZEMIESZCZEŃ - PRZYKŁAD LICZBOWY

Dla danej kratownicy wyznaczyć siły we wszystkich prętach metodą równoważenia węzłów

Najprostszy element. F+R = 0, u A = 0. u A = 0. Mamy problem - równania zawierają siły, a warunek umocowania - przemieszczenia

ĆWICZENIE 7 Wykresy sił przekrojowych w ustrojach złożonych USTROJE ZŁOŻONE. A) o trzech reakcjach podporowych N=3

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2015/16

Katedra Mechaniki Konstrukcji ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 1 Z MECHANIKI BUDOWLI

Elementy Projektowania Inżynierskiego CALFEM Wybrane funkcje.

1. Obciążenie statyczne

POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH Zakład Mechaniki Budowli LINIE WPŁYWOWE SIŁ W UKŁADACH STATYCZNIE WYZNACZALNYCH

F + R = 0, u A = 0. u A = 0. f 0 f 1 f 2. Relację pomiędzy siłami zewnętrznymi i wewnętrznymi

Analiza płyt i powłok MES

Wstęp. Numeryczne Modelowanie Układów Ciągłych Podstawy Metody Elementów Skończonych. Warunki brzegowe. Elementy

ĆWICZENIE 6 Kratownice

6. WYZNACZANIE LINII UGIĘCIA W UKŁADACH PRĘTOWYCH

Obliczanie układów statycznie niewyznaczalnych metodą sił.

Część ZADANIA - POWTÓRKA ZADANIA - POWTÓRKA. Zadanie 1

Materiały pomocnicze do wykładów z wytrzymałości materiałów 1 i 2 (299 stron)

TENSOMETRIA ZARYS TEORETYCZNY

4. ELEMENTY PŁASKIEGO STANU NAPRĘŻEŃ I ODKSZTAŁCEŃ

Defi f nicja n aprę r żeń

Pytania przygotowujące do egzaminu z Wytrzymałości Materiałów sem. I studia niestacjonarne, rok ak. 2014/15

TARCZE PROSTOKĄTNE Charakterystyczne wielkości i równania

PYTANIA KONTROLNE STAN NAPRĘŻENIA, ODKSZTAŁCENIA PRAWO HOOKE A

MECHANIKA BUDOWLI I. Prowadzący : dr inż. Hanna Weber pok. 225, weber@zut.edu.pl strona:

3. PŁASKI STAN NAPRĘŻENIA I ODKSZTAŁCENIA

Wprowadzenie układu ramowego do programu Robot w celu weryfikacji poprawności uzyskanych wyników przy rozwiązaniu zadanego układu hiperstatycznego z

POLITECHNIKA POZNAŃSKA INSTYTUT KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH ZAKŁAD MACHANIKI BUDOWLI

Wprowadzenie układu ramowego do programu Robot w celu weryfikacji poprawności uzyskanych wyników przy rozwiązaniu zadanego układu hiperstatycznego z

Obliczanie układów statycznie niewyznaczalnych. metodą sił

Al.Politechniki 6, Łódź, Poland, Tel/Fax (48) (42) Mechanika Budowli. Inżynieria Środowiska, sem. III

Zgodnie z wyznaczonym zadaniem przed rozpoczęciem obliczeo dobieram wstępne przekroje prętów.

Łagodne wprowadzenie do Metody Elementów Skończonych

STATECZNOŚĆ RAM WERSJA KOMPUTEROWA

Wytrzymałość Materiałów

ANALIZA STATYCZNA MES DLA USTROJÓW POWIERZNIOWYCH

5.1. Kratownice płaskie

Modelowanie, sterowanie i symulacja manipulatora o odkształcalnych ramionach. Krzysztof Żurek Gdańsk,

UTRATA STATECZNOŚCI. O charakterze układu decyduje wielkośćobciążenia. powrót do pierwotnego położenia. stabilnego do stanu niestabilnego.

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

3. METODA PRZEMIESZCZEŃ - ZASADY OGÓLNE

Drgania poprzeczne belki numeryczna analiza modalna za pomocą Metody Elementów Skończonych dr inż. Piotr Lichota mgr inż.

Uwaga: Linie wpływu w trzech prętach.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych z metody elementów skończonych w programie ADINA

TARCZOWE I PŁYTOWE ELEMENTY SKOŃCZONE

Metody komputerowe i obliczeniowe Metoda Elementów Skończonych. Element dwuwymiarowy liniowy : rama 2D

WPROWADZENIE DO PROGRAMU FEAS - KAM Wersja r.

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

Z1/1. ANALIZA BELEK ZADANIE 1

PODSTAWY STATYKI BUDOWLI POJĘCIA PODSTAWOWE

Mechanika teoretyczna

ROZDZIAŁ II. STATYKA PŁASKICH KONSTRUKCJI KRATOWYCH

Projekt nr 1. Obliczanie przemieszczeń z zastosowaniem równania pracy wirtualnej

ZAGADNIENIA ZALICZENIOWE i PRZYKŁADY PYTAŃ z METOD KOMPUTEROWYCH w TSiP

Rama statycznie wyznaczalna

Analiza statyczna MES dla dźwigarów powierzchniowych

Obliczenia statyczne ustrojów prętowych statycznie wyznaczalnych. Pręty obciążone osiowo Kratownice

Podstawy mechaniki komputerowej

Elementy projektowania inżynierskiego

Twierdzenia o wzajemności

MES w zagadnieniach nieliniowych

STATYKA Z UWZGLĘDNIENIEM DUŻYCH SIŁ OSIOWYCH

ĆWICZENIE 1. (8.10) Rozciąganie statycznie wyznaczalne, pręty o skokowo zmiennym przekroju, kratownice, Obciążenia termiczne.

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

Metody energetyczne. Metoda Maxwella Mohra Układy statycznie niewyznaczalne Metoda sił Zasada minimum energii

Rys. 32. Widok perspektywiczny budynku z pokazaniem rozmieszczenia kratownic

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

Analiza wrażliwości tarczy z wykorzystaniem metody elementów skończonych

DYNAMIKA KONSTRUKCJI BUDOWLANYCH

Transkrypt:

ALGORYTM STATYCZNEJ ANALIZY MES DLA RATOWNICY Piotr Pluciński e-mail: p.plucinski@l5.pk.edu.pl Jerzy Pamin e-mail: jpamin@l5.pk.edu.pl Instytut Technologii Informatycznych w Inżynierii Lądowej Wydział Inżynierii Lądowej Politechniki rakowskiej Strona domowa: www.l5.pk.edu.pl Metody obliczeniowe, 7 Model obliczeniowy i dyskretyzacja Wymagania wobec modelu W modelu obliczeniowym MES musimy zagwarantować: ciągłość przemieszczeń (w węzłach, gdzie łączą się elementy) spełnienie kinematycznych więzów podporowych spełnienie warunków równowagi dla całego układu i dowolnego podukładu (np. węzła lub elementu) Metody obliczeniowe, 7

Model obliczeniowy i dyskretyzacja Proces dyskretyzacji - generacja siatki onstrukcję kratową zamieniamy na układ dyskretny, składający się ze zbioru węzłów i zbioru elementów Proces dyskretyzacji zawiera następujące operacje: numeracja węzłów numeracja elementów zapisanie relacji przylegania między prętami i węzłami (topologia układu) e i j 5 5 5 7 5 Metody obliczeniowe, 7 Opis elementu skończonego kratowego (D) Definicje wielkości mechanicznych Definicje przemieszczenia, odkształcenia i siły przekrojowej w pręcie rozciąganym (ściskanym) u(x) {u(x)}, e(x) {ε (x)}, s(x) {N(x)} Równania kinematyczne i fizyczne dla punktu P (x, y, z) P (x,, ) P (x) na osi pręta ε du dx e Lu, L d dx N EA ε s De, D EA Metody obliczeniowe, 7

Opis elementu skończonego kratowego (D) Aproksymacja pola przemieszczenia w lokalnym układzie współrzędnych elementu x e Liczba lokalnych stopni swobody węzła lss w and element lss e. d e u e e l e x e, u ξ xe l e d e u e d w {u w } d e { d e, d e } {u e, u e } u(ξ) {u(ξ)} N(ξ) de ( ξ) ξ de d e gdzie ξ xe bezwymiarowa współrzędna le Metody obliczeniowe, 7 Opis elementu skończonego kratowego (D) Aproksymacja pola odkształcenia i siły podłużnej w ES w lokalnym układzie współrzędnych x e e(ξ) {ε (ξ)} LN e (ξ) d e B(ξ) de de l e l e d e s(ξ) {N(ξ)} D B(ξ) de EAe de l e l e d e Macierz sztywności elementu w lokalnym układzie współrzędnych e le ( ) e EA B T DBdx L Metody obliczeniowe, 7

Opis elementu skończonego kratowego (D) Opis elementu kratowego w globalnym układzie xy y Liczba globalnych stopni swobody węzła LSS w, a elementu LSS e (c cos α e, s sin α e ) d e d e d e d e d e α e x d e e d d e c s d c s d e TeT de e d d d d w {u w, v w } d e {d, d, d, } e {u, v, u, v } T e de Metody obliczeniowe, 7 Opis elementu skończonego kratowego (D) Transformacja macierzy sztywności elementu y d e d e d e d e α e d e d e x Macierz sztywności elementu w układzie globalnym: ( ) cc cs cc cs e EA e (TT T) e cs ss cs ss L cc cs cc cs cs ss cs ss c cos α e, s sin α e e Metody obliczeniowe, 7

Schemat blokowy algorytmu rozwiązania zagadnienia statyki MES Dyskretyzacja Obliczenie macierzy sztywności i wektorów obciążeń dla elementów Agregacja Uwzględnienie warunków brzegowych Obliczenie wektora przemieszczeń węzłowych i wektora reakcji Powrót do elementu: obliczenie sił przywęzłowych w elementach Metody obliczeniowe, 7 Przykładowe obliczenia kratownicy D Zdefiniowanie zadania i dyskretyzacja d 5 d d d Metody obliczeniowe, 7

Przykładowe obliczenia kratownicy D Dane wejściowe Macierz sztywności e EA e (EA, l e ) l e EA l e EA EA l e l e Macierz topologii TOP Sztywność przekrojowa EA Macierz transformacji T e T e (cos α, sin α) cos α sin α cos α sin α Metody obliczeniowe, 7 Przykładowe obliczenia kratownicy D Obliczenie macierzy transformacji oraz macierzy sztywności w lokalnym i globalnym układzie współrzędnych dla elementu e (EA, l () ) T T T x (), y (), l () cos α x() l, sin () α y() l () T T e (cos α, sin α ) T........ x () + y () Metody obliczeniowe, 7

Przykładowe obliczenia kratownicy D Obliczenie macierzy transformacji oraz macierzy sztywności w lokalnym i globalnym układzie współrzędnych dla elementu e (EA, l () ) T T T x (), y (), l () cos α x() l, sin () α y() l () T T e (cos α, sin α ) T..8..8.7.9.7.9.9.8.9.8.7.9.7.9.9.8.9.8 x () + y () Metody obliczeniowe, 7 Przykładowe obliczenia kratownicy D Obliczenie macierzy transformacji oraz macierzy sztywności w lokalnym i globalnym układzie współrzędnych dla elementu x (), y (), l () x () + y () cos α x() l, sin () α y() l () T T e (cos α, sin α ) T e (EA, l () ).5.5.5.5 T T T.5.5.5.5 Metody obliczeniowe, 7

Przykładowe obliczenia kratownicy D Agregacja macierzy sztywności elementu do globalnej macierzy sztywności układu.... Metody obliczeniowe, 7 Przykładowe obliczenia kratownicy D Agregacja macierzy sztywności elementu do globalnej macierzy sztywności układu + + + +....5.9.7.9.9.8.9.8.7.9.7.9.9.8.9.8 Metody obliczeniowe, 7

Przykładowe obliczenia kratownicy D Agregacja macierzy sztywności elementu do globalnej macierzy sztywności układu + + + + + + + + + + + +...5.5..5.9.7.9.9.8.9.8.7.9.7.9.5.9.8.9.78 Metody obliczeniowe, 7 Przykładowe obliczenia kratownicy D Wektor obciążenia od siły skupionej i wektor zastępczych sił wywołanych przez narzucone przemieszczenie kn w d5 d dbc. m. f w d bc Metody obliczeniowe, 7

Przykładowe obliczenia kratownicy D Uwzględnienie warunków brzegowych ˆ, f ˆf d 5 5 5 5 5 5 5 5 5 55 5 5 d + R R R R 5 d d d ˆ, ˆf f f Metody obliczeniowe, 7 Przykładowe obliczenia kratownicy D Wyznaczenie przemieszczeń węzłowych d ˆ ˆf + dwb. d.5. d 5 Metody obliczeniowe, 7

Przykładowe obliczenia kratownicy D Wyznaczenie reakcji podporowych r d w r 5.7 r.7 7.7778..7 r.7 r 7.778 r. Metody obliczeniowe, 7 Przykładowe obliczenia kratownicy D Powrót do elementu - siły przywęzłowe - wykres sił podłużnych Element d d d d, r T ( d ).7 r.7 Element d d d 5, r T ( d ) r.7778.7778 Element d d d d 5, r T ( d ) r 7.7778 7.7778 Metody obliczeniowe, 7

ratownica płaska - drugi przykład Definicja problemu i dyskretyzacja 5kN y d5 5kN/m x x α α x d T e d d x. d 8 d 7 Sztywność EA kn Elem.: l, c, s Elem.: l 5, c., s.8 Elem.: l, c, s Macierz topologii e EA L e TOP cos α e sin α e cos α e sin α e cc cs cc cs cs ss cs ss cc cs cc cs cs ss cs ss Metody obliczeniowe, 7 ratownica płaska - drugi przykład Macierze sztywności elementów w globalnych współrzędnych i agregacja 5..8..8.8..8...8..8.8..8. 5 5 5 5 5 7 9 7 9 9 8 9 8 7 9 7 9 9 8 9 8 5 7 8 5 5 7 8 5 7 8 Metody obliczeniowe, 7

ratownica płaska - drugi przykład Zastępcze siły węzłowe dla obciążonych elementów i agregacja z z z 5 z e z l e N T p x (x)dx, N x x dx xe l e, xe l e z (T ) T z 5 y y z z z 5 x z z 5 z 8 z7 75 z 75 z x z, z z e z e 75 75 75 75 5 7 8 Metody obliczeniowe, 7 ratownica płaska - drugi przykład Układ równań, warunki brzegowe, rozwiązanie y 5kN/m 5kN d5 x d 8 d 7 w T {,,,, 5,,, } r T {R, R, R, R,,, R 7, R 8 } Warunki brzegowe: d d d d 7 d 8,. x α α x d d d x. d z + w + r Wykreślamy wiersze i kolumny dla których d i, otrzymujemy układ 5 7 8 ˆˆd ẑ + ŵ + ˆr 5 7 8 Metody obliczeniowe, 7

ratownica płaska - drugi przykład Rozwiązanie, przemieszczenia węzłów 8 9 8 9 + 7 + 9 + 8 9 + 5 + 8 + 8 9 8 9 5 9 8 9 78. d 5. d 5 75 R + 5 + R 5 -. -.8 d 5.8,. d..8. Metody obliczeniowe, 7 ratownica płaska - drugi przykład Rozwiązanie, reakcje podpór r d z w r..8. 75 88..8.7.9. 9. 5 5 9 Sprawdzenie równowagi układu: X 5+5+9.+.8.9 Y 88..7. M 5 +5 +9. +.7.78 88.8.7 Metody obliczeniowe, 7

ratownica płaska - drugi przykład Powrót do elementu celem obliczenia sił przywęzłowych Element d d d d 5 Element d d d 5 Element d d5 d 7 d 8,,, f T ( d z ) 88. f. f T ( d ) 9. f 9. f T ( d z ) 59. f 9. 9. - - 59 + + 9 + 9. 88 Wykres sił normalnych N kn Sprawdź równowagę węzła Metody obliczeniowe, 7