Формирование расчетной схемы

Импорт геометрии расчетной схемы из программы AutoCAD

Подготовим чертеж балки в программе AutoCAD (Autodesk, Inc ™), используя следующие виды графических примитивов: 3DFACE, SOLID, TRACE, LINE, POLYLINE, LWPOLYLINE, ELLIPSE, CIRCLE, ARC. На чертеже подготовленном нами не должно присутствовать никаких обозначений применяемых на чертежах, чтобы не создавать себе работу по удалению их в комплексе SCAD. По завершении формирования чертежа сохраняем файл в форматах DWG или DXF в директорию с проектами SCAD. Обычно она располагается C:\SDATA.

Следующим нашим шагом будет непосредственно импорт. Для этого находясь в окне комплекса SCAD активизируем пункт Проект главного меню программы. Далее выберем пункты Импорт → DWG, DXF. На экране появится диалоговое окно Импорт DXF файла. Находясь в директории SDATA выберем сохраненный нами ранее файл. При этом для его отображения необходимо выбрать из ниспадающего списка Тип файлов используемый нами формат при сохранении. Выбираем файл и нажимаем кнопку Открыть диалогового окна. Теперь на экране появляется диалоговое окно Единицы измерений. В окне выбираем размерности, которыми будем пользоваться (м, см, кН), а затем добавляем еще одну значащую цифру в число обозначающее точность линейных размеров. Для этого нажимаем кнопку [>] напротив пункта Линейные размеры. Нажимаем кнопку ОК. На экране появляется диалоговое окно Единицы измерения в файлах AutoCAD. Выбираем единицы, в которых выполнен чертеж из ниспадающего списка и нажимаем кнопку ОК. На экране появляется дерево проекта, в котором необходимо активизировать пункт Расчетная схема.

Корректирование полученной схемы

Для корректирования заходим во вкладку Схема и активизируем кнопку Геометрические преобразования . В одноименном диалоговом окне активизируем пункт Ux раздела Поворот вокруг заданной оси и вводим в поле значение угла поворота 90. Диалоговое окно примет вид, как на рисунке 4.36.

Рис. 4.36

Теперь нажимаем кнопку ОК диалогового окна.

В результате в графическом поле окна программы появится следующая схема (рис. 4.37).

Рис. 4.37

Формирование пластинчатой модели балки

Для формирования пластинчатой модели заходим во вкладку Схема и нажимаем кнопку Генерация треугольной сетки элементов на плоскости . В результате раскроется панель инструментов режима генерации в которой нам необходимо нажать кнопку Задание контура . Теперь обводим «резиновой нитью» опорные узлы контуров, так для внешнего контура это будут узлы: 5, 1, 2, 3, 4, а для внутренних [6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13]; [14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21] и т.д. Замыкание контура выполняется двойным щелчком мыши после ввода последнего узла или указанием на первый узел. Теперь нажимаем кнопку Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости и в открывшемся диалоговом окне Автоматическая триангуляция в разделе Назначение шага триангуляции вводим в поле Шаг триангуляции значение 0.1. Диалоговое окно примет вид как на рисунке 4.38.

Рис. 4.38

Нажимаем кнопку ОК диалогового окна.

Следующим нашим шагом будет присоединение результатов триангуляции к схеме, для этого нажимаем кнопку Установка результатов триангуляции на место в схеме . В появившемся сообщении SCAD Установка выполнена нажимаем кнопку ОК. Для выхода из режима генерации снова нажимаем кнопку Генерация треугольной сетки КЭ на плоскости .

Корректирование схемы

На данном этапе нам необходимо удалить стержневые элементы которые служили нам контуром. Для этого заходим во вкладку Узлы и Элементы и нажимаем кнопку Элементы . Теперь в раскрывшемся наборе кнопок нажимаем кнопку Удаление элементов . На панели Фильтры отображения оставим нажатой только кнопку Стержни , а остальные деактивируем. В результате в графическом поле окна программы будут отображены только стержневые элементы. Нажмем правую кнопку мыши расположив курсор в графическом поле окна программы. Появится контекстное окно Выбор узлов и элементов. Теперь нажимаем кнопку Инвертировать выбор элементов. В результате все элементы окрасятся в красный цвет. Затем нажимаем кнопку ОК в окне. В завершение нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Упаковка данных

Для выполнения этой операции во вкладке Управление нажимаем кнопку Упаковка данных . В окне сообщения SCAD в ответ на вопрос Удалять узлы не принадлежащие элементам нажимаем кнопку Да.

Формирование объемной модели балки

Для формирования объемной модели выделим элементы. Для этого нажмем правую кнопку мыши расположив курсор в графическом поле окна программы. Появится контекстное окно Выбор узлов и элементов. Теперь нажимаем кнопку Инвертировать выбор элементов. В результате все элементы окрасятся в красный цвет. Теперь заходим во вкладку Схема и нажимаем кнопку Копирование схемы . В появившемся диалоговом окне Копирование схемы в пункте Копировать в направлении активизируем кнопку Y. В ячейки Шаг и Количество вводим, соответственно 0.1 и 2. Нажимаем кнопку ОК диалогового окна. На экране появляется окно сообщения SCAD с вопросом Сохранить результаты копирования? В ответ нажимаем кнопку Да.

Назначение жесткостей элементам

Для назначения жесткостей объемным элементам заходим во вкладку Назначение главной панели инструментов. Нажимаем кнопку Назначение жесткостей объемным элементам . В диалоговом окне Жесткости объемных элементов в ниспадающем списке раздела Материал выбираем материал Бетон тяжелый В30 (рис. 4.39). Нажимаем кнопку ОК диалогового окна. Теперь необходимо выделить элементы. Для этого щелкнем правую кнопку мыши расположив курсор в графическом поле окна программы. Появится контекстное окно Выбор узлов и элементов. Теперь нажимаем кнопку Инвертировать выбор элементов. В результате все элементы окрасятся в красный цвет. Затем нажимаем кнопку ОК. Для присвоения назначенного типа жесткости нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Рис. 4.39

Наложение связей в опорных узлах балки

Для выполнения этой операции в разделе Назначение инструментальной панели с помощью кнопки Установка связей в узлах вызываем диалоговое окно Связи. В режиме Полная замена активизируем кнопки X, Z (рис. 4.40) и нажимаем кнопку OK. Обозначаем курсором на схеме узлы: 5, 2084, 4163 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели, которая обеспечивает шарнирно-неподвижное закрепление опорных узлов в плоскости XоZ.

Аналогично назначаем связи в узлах 4, 2083, 4162, установив направление Z.

Визуальный контроль правильности постановки опорных связей выполняем нажатием кнопки Связи на панели Фильтры отображения.

Задание загружений балки

1. Задание загружения собственным весом. Для этого переходим во вкладку Загружения и нажимаем кнопку Собственный вес .

Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажмем кнопку Сохранить/Добавить загружение . В диалоговом окне Сохранить загружение вводим имя загружения Собственный вес, номер загружения 1, нажимаем кнопку ОК. В диалоговом окне SCAD Перейти к формированию следующего загружения нажимаем кнопку Да.

2. Задание загружения сосредоточенной нагрузкой. Для этого нажимаем кнопку Узловые нагрузки . В диалоговом окне Узловые нагрузки (рис. 4.41) вводим в пункт Z раздела Силы значение 27.4. Выбираем на схеме узлы 1, 2080, 4159, 3, 2082, 4161 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели.

Теперь повторно нажав на кнопку Узловые нагрузки вводим в диалоговом окне Узловые нагрузки в пункт Z раздела Силы значение 54.8. Выбираем на схеме узлы 107, 2186, 4265, 137, 2216, 4295, 2, 2081, 4160, 196, 2275, 4354, 226, 2305, 4384 и нажимаем кнопку Подтверждение инструментальной панели. Все узлы расположены по центру стоек на расстоянии 3 метров друг от друга.

Записываем созданное загружение в проект. Для этого нажимаем кнопку Сохранить/Добавить загружение инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение вводим имя загружения Полезная нагрузка, номер загружения 2, нажимаем кнопку ОК. В окне сообщения SCAD Перейти к формированию следующего загружения нажимаем кнопку Нет.

Визуальный контроль нагрузок выполняем с помощью кнопок панели Фильтры отображения: Узловые нагрузки , Распределенные нагрузки , Значения нагрузок , предварительно выбрав из ниспадающего списка Выбор загружения интересующий нас вид загружения.

Задание расчетных сочетаний усилий

Во вкладке Управление нажимаем кнопку Выйти в экран управления проектом . Раскрываем содержимое пункта Специальные исходные данные (нажатием на знак «+») раздела ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ дерева проекта. Активизируем пункт Расчетные сочетания усилий и в одноименном окне в колонке Тип таблицы Загружения для полезной нагрузки выбираем из ниспадающего списка тип Временное длительно действующее. Заканчиваем работу с окном нажатием кнопки ОК.

Сохранение проекта

Для сохранения переходим во вкладку Управление и нажимаем кнопку Сохранить текущий проект .

Статический расчет

После создания расчетной модели конструкции выполним ее расчет. Для этого выходим в дерево проекта с помощью раздела Управление и кнопки Выйти в экран управления проектом . В дереве проекта активизируем пункт Линейный раздела РАСЧЕТ дерева проекта. После ознакомления с содержанием диалогового окна Параметры расчета нажимаем кнопку ОК.

После окончания расчета нужно просмотреть информацию, которая размещается в окне Протокол выполнения расчета (рис. 4.42), используя линейку прокрутки. Если в протоколе подтверждается правильность выполнения расчета словами Задание выполнено и нет замечаний типа Геометрически изменяемая система, то нажатием кнопки Выход переходим в дерево проекта для анализа результатов расчета.

Рис. 4.42

Просмотр результатов статического расчета

В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта установим курсор в позицию Графический анализ и активизируем окно постпроцессора, где отображаются результаты определенного НДС балки: деформированная схема, поля напряжений, и т.п.

Просмотрим деформированную схему балки. Для этого раскроем вкладку Деформации и нажмем кнопку Отображение деформированной схемы , в результате чего на экране получаем соответствующее изображение (рис. 4.43).

Рис. 4.43

Для получения изображения полей напряжений вида NX от полезной нагрузки необходимо во вкладке Поля напряжений из списка Выбор вида усилия выбрать NX и нажать кнопку Отображение изополей напряжений с постоянным шагом , предварительно выбрав в ниспадающем списке Выбор загружения – Полезная нагрузка. В результате на экране появиться следующее изображение (рис. 4.44).

Рис. 4.44

Выбрав NZ из списка Выбор вида усилия получаем изображение изополей напряжений вида NZ(рис. 4.45).

Рис. 4.45

Подготовка результатов расчета для последующего экспорта

Во время просмотра результатов расчета в виде полей напряжений необходимо сохранять отображаемую на экране информацию для включения ее в отчет создаваемый SCAD. Например, для сохранения расчетной схемы рамы необходимо во вкладке Деформации или во вкладке Поля напряжений (на выбор пользователя) активизировать кнопку Отображение расчетной схемы . Выбрать интересующее нас загружение из списка Выбор загружения. На панели Фильтры отображения необходимо активизировать кнопки для отображения на схеме необходимой информации, например, Связи , Узловые нагрузки , Распределенные нагрузки .Теперьпереходим во вкладку Управление и нажимаем на кнопку Сохранение образа экрана , где в предлагаемом окне Текст комментариев введем Расчетная схема, а затем в диалоговом окне Сохранение образа экрана введем имя файла (любое легко узнаваемое пользователем, отличающееся от уже имеющихся имен файлов содержащихся в директории).

Подобные операции необходимо проделать для всех необходимых для отчета графических данных (полей напряжений, исходной и деформированной схем).

Далее необходимо перейти во вкладку Управление и нажать на кнопку Выйти в экран управления проектом . В разделе РЕЗУЛЬТАТЫ дерева проекта установим курсор в пункт Документирование в результате чего появится диалоговое окно Вывод результатов (рис. 4.45).

Рис. 4.45

Для начала ставим галочку напротив надписи Вся схема, которая активизирует отображение всех узлов и элементов схемы.

Далее в левой части окна мы должны с помощью активизации соответствующих управляющих кнопок указать детали отображаемых в отчете данных. Например, при нажатии на кнопку Исходные данные необходимо отметить пункты: Жесткости, Величины нагрузок. Далее нажать на кнопку Иллюстрации и добавить с помощью кнопок в правое поле окна сохраненную нами расчетную схему используя если необходимо возможность просмотра добавляемых схем. Так, например, в раздел Исходные данные мы включим созданную ранее расчетную схему, в раздел Перемещения – исходную и деформированную схему рамы, а в раздел Усилия и напряжения – поля напряжений. Завершать работу с окнами необходимо нажатием кнопки ОК.

Экспорт результатов расчета в редактор MS Word

После выбора всех необходимых для отчета данных SCAD может экспортировать данные отчета в MS Word, что делается нажатием кнопки Создать документ MS Word диалогового окна Вывод результатов, при этом предлагается выбрать версию редактора из предлагаемых MS Word 7.0 и MS Word 97. Остановим свой выбор на MS Word 97.

Следующим действием будет указание имени файла результатов, который пользователь волен назвать на свое усмотрение, например, так же как назывался проект.