Расчет рамы в МКЭ-Ф

Рассматривается статический расчет рамы в МКЭ-Ф. Также приводятся результаты расчета в студенческой версии ANSYS. Следует отметить, что в реализации МКЭ-Ф балочный элемент отличается от Beam188. Вероятно поэтому очень сильного сходства результатов для рамы добиться не удалось (разница в 5%). Необходимо также проверить программу на наличие багов и проанализировать задачу о консольной балке, хоть там и получились замечательные результаты в сравнении с формулами сопротивления материалов (рассмотрена тут).

Задача: Расчет рамы в МКЭ-Ф

Расчет рамы в МКЭ-Ф: тестовая задача 01 - статика
Расчетная схема одинакова для обоих расчетов (в МКЭ-Ф и в ANSYS). Рама из двух элементов. В ANSYS используется элемент Beam188, в МКЭ-Ф — элемент 113. Узел в начале координат заделан, а на третьем узле приложена сила, равная 100Н (показана красным). На рисунке показана рама, сформированная в ANSYS.
Рама в ANSYS тестовая задача 01 - Характеристики сечения
Рама в ANSYS тестовая задача 01 — Характеристики сечения. Площадь 0,0001 кв.м, Момент относительно оси Y для СК конечного элемента 0,333e-8м^4.

Постановка во входном файле МКЭ-Ф

nodes
3
0,0,0
0.5,0,0
0.5,0.5,0
elems_113
2
113,1,2,0.0001,2e11,7800,0.333e-8
113,2,3,0.0001,2e11,7800,0.333e-8
bcfix
1
1,1,0,0,0
bcforce_stat
1
10,3,100,0,0

ANSYSBeamStatic01

Результат

Рама в МКЭ-Ф тестовая задача 01 - Решение (выделены степени свободы третьего узла)
Рама в МКЭ-Ф тестовая задача 01 — Решение (выделены степени свободы третьего узла)
Рама в ANSYS тестовая задача 01 - Решение (смещения в узлах)
Рама в ANSYS тестовая задача 01 — Решение (смещения в узлах).

Увеличение числа узлов

Сделаем по одному промежуточному узлу.

nodes
5
0,0,0
0.25,0,0
0.5,0,0
0.5,0.25,0
0.5,0.5,0
elems_113
4
113,1,2,0.0001,2e11,7800,0.333e-8
113,2,3,0.0001,2e11,7800,0.333e-8
113,3,4,0.0001,2e11,7800,0.333e-8
113,4,5,0.0001,2e11,7800,0.333e-8
bcfix
1
1,1,0,0,0
bcforce_stat
1
10,5,100,0,0

Будет так:

Рама в МКЭ-Ф тестовая задача 01 - добавили узлы
Рама в МКЭ-Ф тестовая задача 01 — добавили узлы

Результат работы МКЭ-Ф почти не поменялся, только увеличилось число выводимых степеней свободы. Думаю это создаст трудности с выводом результатов при расчетах трехмерных рам. Не стоит выводить все подряд по всем узлам загромождает экран быстро.

Рама в МКЭ-Ф тестовая задача 01 - Решение (выделены степени свободы пятого узла)
Рама в МКЭ-Ф тестовая задача 01 — Решение (выделены степени свободы пятого узла)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.