instr do belki 081007.doc

Instrukcja do zadania typu BELKA z systemem ALGOR

Treść zadania:

Tak dobrać parametr „a[mm]” przekroju poprzecznego belki obciążonej jak na rysunku, aby spełnione zostały warunki:

1. naprężenia gnące

2. maksymalne ugięcie:

W tym przypadku maksymalne ugięcie: fMAX=10mm

Rys.1 Obciążenie, punkty podparcia, przekrój, wymiary belki

Dane do zadania:

-          obciążenie:  F[kN]=liczba liter w imieniu,

-          długość belki:  l[m]=0,1*liczba liter w nazwisku,

-          stal 4130 z modułem Young’a:  E=210000MPa.

Rozwiązanie:

Jak większość tego typu programów komputerowych tak i system ALGOR umożliwia osiągnięcie rozwiązania problemu-zadania w sposób wielotorowy. Poniżej zostanie przedstawiona-opisana jedna z wielu dróg.

Poniższy opis dotyczy systemu ALGOR v19.2 z interfejsem w języku angielskim.

Po utworzeniu podkatalogu w katalogu DYDAKTYKA na dysku D, w którym będzie zapisywany nowy projekt (ważne: nazwa podkatalogu: max.8 liter z alfabetu angielskiego bez znaków specjalnych typu:_,-,/,@,”SPACJA” ,~,itp.), uruchamiamy system Algor:

START®PROGRAMY®ALGORv19®FEMPRO

Rys.2 Okno dialogowe kreatora FEA Model

Pojawia się okno dialogowe jak na rys.2, w którym deklarujemy utworzenie nowego <New> typu modelu <FEA Model> oraz pozostawienie bez zmian rodzaju analizy
<Static Stress with Linear Material Models> (analiza statyczna).

Zatwierdzenie tych ustawień przyciskiem <NEW> powoduje wyświetlenie okna dialogowego jak na rys.3.

Rys.3 Okno dialogowe ustalania miejsca zapisu i nazwy FEA Model

W oknie tym określamy miejsce zapisu na dysku oraz nazwę projektu (ważne: podobnie jak przy nazwie podkatalogu należy ograniczyć się do 8 znaków z alfabetu angielskiego
bez używania znaków specjalnych).

Zatwierdzenie podanej nazwy pliku <Zapisz> powoduje uruchomienie programu FEMPRO w zakładce FEA-editor (rys.4):.

Rys.4 Uruchomienie edytora SUPERDRAW z poziomu FEMPRO

Przejście do edytora graficznego SUPERDRAW realizowane jest poprzez:

TOOLS®Transfer to SUPERDRAW III

Edytor graficzny SUPERDRAW jest łatwym w użytkowaniu programem typu CAD. Umożliwia budowę dowolnie złożonych figur płaskich i brył w oparciu o podstawowe elementy konstrukcyjne typu: punkt, odcinek, prostokąt, okrąg. Edytor ma wbudowane narzędzia specyficzne dla systemów MES np. komenda umożliwiająca przemieszczenie węzła(ów) siatki elementów skończonych, określenie typu elementu skończonego zastosowanego w obliczeniach MES, przyporządkowanie mu określonego materiału, definicji jednostek, wbudowane generatory siatek, itp.

Rys.5 Ekran edytora graficznego SUPERDRAW

Ekran edytora graficznego (rys.5) podzielony jest na trzy (w pełni konfigurowalne
przy użyciu myszki, co do wielkości i położenia) główne elementy:

1.      Główne okno edytora zawierające:

-          informacje dotyczące ścieżki dostępu;

-          menu główne;

-          graficzną interpretację układu współrzędnych uzależnioną od określonego
w danym momencie aktywnego widoku;

-          aktywnych w danej chwili ustawień cech elementu rysunkowego
(Surface, Layer, Part);

-          informacji o współrzędnych kursora graficznego.

2.      Okno dialogowe.

3.      Okna narzędziowe (liczba, położenie, widok – konfigurowane poleceniem z menu głównego (rys.6):

SETTINGS®TOOLBARS

Rys.6 Ustawienie aktywnych (wyświetlanych) okien narzędziowych i ich wielkości

Zalecane jest, z uwagi na częstotliwość używania tylko niektórych narzędzi, wyświetlenie trzech okien narzędziowych:

-       Selection Tools – okno wyboru elementów rysunkowych;

-       View Utilities – okno zdefiniowanych, podstawowych widoków, zoom, regeneracji rysunku;

-       Add CAD – okno rysowania podstawowych elementów rysunkowych.

KROK 1 – ustawienia początkowe w edytorze SUPERDRAW:

-       ustawić widok podstawowy VIEW=1 w płaszczyźnie XY rys.8;

Rys.8 Ustalenie aktualnego widoku

-       pozostawić bez zmian parametry domyślne cechy elementu rysunkowego (S=1,L=1,P=1 odpowiednio: Surface, Layer, Part) – wszystkie obiekty, które będą
od tej pory rysowane będą miały przypisane te cechy;

-       określić/sprawdzić jednostkę rysunkową mm i  jednostkę siły N. Używamy w tym celu <Model Data> polecenie UNIT ® <Unit System:Custom> rys.9, (pozostałe wielkości można zostawić bez modyfikacji).

Rys.9 Ustalenie jednostek

KROK 2 – wyznaczenie parametrów przekroju przy założeniu parametru a=1.

Opis:

Rysowanie konturu przekroju rozpoczynamy od przyjęcia parametru a=1.

Z uwagi na zarys przekroju, pierwszy wykonany rysunek będzie przedstawiał teownik. 

Wykonanie:

Przyjmując za punkt wyjścia punkt o współrzędnych (0,0,0) rysujemy zarys przekroju odcinkami.

W tym celu wybieramy z okna podstawowych obiektów rysunkowych (Add Cad Object) narzędzie Line (rys.10) i podajemy współrzędne początku rysowania rys.11:

Zalecane jest rysowanie linii poprzez podanie przyrostu poszczególnych współrzędnych. Również w tym przypadku posługujemy się tą metodą a mianowicie: naciskamy przycisk <Relation> (rys.12). W wyświetlonym oknie zaznaczamy opcję Use Relative
i zatwierdzamy przyciskiem <Done>. W tym momencie współrzędne X..Y..Z.. z rys.12 zastąpione zostają przyrostami jak na rys.13.

Na potrzeby rysowania odcinków wpisujemy przyrosty zgodnie z rys.14. czyli:

-          DX=10 zatwierdzamy z klawiatury klawiszem <ENTER>;

-          DY=20 <ENTER>;

-          DX=5<ENTER>;

-          DY=5<ENTER;

-          DX=-20<ENTER>;

-          DY=-5<ENTER>;

-          DX=5<ENTER>;

-          DY=-20<ENTER>.

Rys.14 Rysowanie zarysu przekroju przyrostami

Następnie przerywamy rysowanie dalszych odcinków naciskając klawisz klawiatury <ESC>.

Na koniec wybieramy z okna narzędziowego widoków -View Utilities polecenie Enclose wyświetlające całą poziomą linię w oknie edytora (działanie tego polecenia w innych programach typu CAD podobne jest do polecenia ZOOM ALL) rys.15.

Rys.15 Wywołanie polecenia Enclose

Opis:

Obliczenie parametrów przekroju

Wykonanie:

Zaznaczenie wszystkich elementów tworzących zarys przekroju  poprzez wskazanie
z okna narzędziowego selekcji (rys.16) narzędzia Select All.

Rys.16 Okno narzędziowe Selection Tools

Następnie,  z menu głównego:

Inquire ® XY Moment of Inertia

Po pojawieniu się okna dialogowego  Moment of Inertia w celu poprawy dokładności obliczeń zwiększamy ilość podziału przekroju z wartości domyślnej 100 na 10000.

Number of Division  ® 10000 <ENTER>  ® Calculate (rys.17)

Rys.17 Zmiana dokładności obliczeń

Obliczone parametry przekroju z okna dialogowego (rys.18) należy wynotować:

Rys.18 Obliczone parametry przekroju

Odczytano:

Ixx=Ix= moment bezwładności przekroju względem osi X,

Iyy=Iy= moment bezwładności przekroju względem osi Y,

Area=A= pole powierzchni przekroju,

Xcg,Ycg=współrzędne środka ciężkości przekroju.

Obliczenia wskaźników przekroju na zginanie rys.19:

Rys.19 Określenie parametrów xmax,ymax na podstawie Xcg,Ycg

Względem osi X –

Względem osi Y -

Usunięcie niepotrzebnego okna dialogowego Results  <Done>.

Wykasowanie niepotrzebnego od tej chwili konturu przekroju poprzez wybór:

Select All (rys.16) ® klawisz z klawiatury <Delete>

Po usunięciu zalecane jest odświeżenie wyświetlanego obrazu ikoną Refresh Screen z okna narzędziowego View Utilities.

KROK 3 – rysowanie belki w edytorze SuperDraw

W tym celu skorzystamy z polecenia Line (rys.10) podając współrzędne początku odcinka (0,0,0). Następnie podając przyrosty(rys.13) DX=1000 i DX=1000 rysujemy dwa odcinki.

Koniec rysowania poprzez naciśnięcie klawisza <Esc>.

Po wywołaniu polecenia Enclose (rys.15) otrzymujemy widok jak na rys.20.

Rys.20 Widok belki

Proszę pamiętać o  częstym wykonywaniu zapisu:

File ® Save

KROK 3 – wprowadzanie danych dotyczących typu elementów skończonych, materiału 
i eksport pliku do FEMPRO editor.

Rys.21 Okno dialogowe Model Data Control

W oknie dialogowym Model Data Control (rys.21) przypisujemy do cechy rysunkowej Part 1 odpowiednio:

-            typ elementu skończonego: Beam (belkowy) – wyboru dokonujemy wskazując kursorem na pusty prostokąt pod napisem Element i naciśnięcie LPM (Lewy Przycisk Myszy);

-            materiał – wyboru dokonujemy wskazując kursorem na pusty prostokąt pod napisem Material i naciśnięcie LPM.

Nasz materiał to stal:4130(rys. 22a). Gdy chcemy przeprowadzić edycję własności tj.: masy, modułu Younga, liczby Poissona itp. to naciskamy LPM
<Edit Properties> i wpisujemy w odpowiednie pola wielkości np. E=210000, następnie zatwierdzamy klawiszem <OK> (rys.22b).

-            własności belkowego elementu skończonego (rys.23) - wyboru dokonujemy wskazując kursorem na pusty kwadrat pod napisem Data i naciśnięcie LPM.

W oknie dialogowym Element Definition Beam wpisujemy zanotowane i obliczone parametry przekroju poprzecznego belki określone w kroku 2.

Wpisując wartości należy przyjąć: Ix=I2,Iy=I3,Wx=S2,Wy=S3.

...