Оболочечные конструкции широко применяют практически во всех отраслях хозяйственной деятельности: в судо- и самолетостроении, в гидротехнике, в объектах АЭС, в мостостроении, при возведении самых разнообразных промышленных, сельскохозяйственных и гражданских объектов, в дорожном и подземном строительстве, в горнодобывающей и перерабатывающей промышленности.
Следует отметить, что в ряде случаев строительство объектов с применением оболочечных конструкций требует особой ответственности, высокой квалификации, использования совершенных способов контроля и мониторинга, современных достижений науки и техники, опыта строительства и эксплуатации.
Представляет интерес расчет потери устойчивости балочно-оболочечного резервуара. Так можно посмотреть как при внешнем давлении на стенки они изменяют свое положение. При этом используемый материал резервуара - Углеродистая сталь.
Построение геометрической модели резервуара
Создайте цилиндр с высотой 20 и радиусом 20. Для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Цилиндр и задайте требуемые параметры. Нажмите Применить.
Далее создайте конус высотой 10 и радиусом 20. Для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Создать. Из выплывающего списка выберите Конус и задайте требуемые параметры. Нажмите Применить.
Сместите конус. Для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Преобразовать. Из выплывающего списка выберите Переместить и задайте требуемые параметры. Нажмите Применить.
Объедините объемы. Для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Логические операции. Из выплывающего списка выберите Объединить и задайте требуемые параметры. Нажмите Применить.
Удалите первый объем. Для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Удалить. Введите 1. Поставьте галочку Сохранять геометрию более низкого порядка Нажмите Применить.
Удалите нижнюю поверхность. Для этого на панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Поверхность, Действие - Удалить. Введите 2. Нажмите Применить.
Всю модель разрежьте на две части. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выплывающего списка выберите Координатная плоскость. Задайте необходимые параметры и выберете ось ZX. Нажмите Применить.
Разрежьте модель на 2 части с поворотом плоскости. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выплывающего списка выберите Координатная плоскость. Задайте необходимые параметры и выберете ось ZX. Нажмите Применить.
Проделывайте данную операцию, меняя угол поворота соответственно на 30, 45, 60, 75, 90, 105, 120, 135, 150, 165.
Разрежьте модель на 2 части по оси z. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выплывающего списка выберите Координатная плоскость. Задайте необходимые параметры и выберете ось XY. Нажмите Применить.
Разрежьте конус модели на 2 части по оси z. На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Объем, Действие - Разрез. Из выплывающего списка выберите Радиус цилиндра. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Объедините геометрические объекты
На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Вершина, Действие - Срастить. Введите all (для всех точек). Нажмите Применить.
На панели команд выберите Режим - Геометрия, Объект - Кривая, Действие - Срастить. Из выплывающего списка выберите Срастить. Введите all (для всех кривых). Нажмите Применить.
Задание материала и свойств блока
Создайте материал. На панели команд выберите Режим - Материал, Объект - Управление материалами. Перетащите импортированный материал Углеродистая сталь. Нажмите Применить.
Создайте блок c оболочками для модели. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Создайте блок с балками. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Добавить сущность в блок. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте свойства для первого блока. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры, свойства оболочки. Нажмите Применить.
Задайте свойства для второго блока. На панели команд выберите Режим - Блоки, Объект - Блок, Действие - Свойства/параметры блока. Задайте необходимые параметры, свойства балки. Нажмите Применить.
Построение сетки
Постройте конечно-элементную сетку для второго блока. В дереве объектов нажмите на второй блок правой кнопкой мыши, далее нажмите Прорисовать.
На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - На кривых, Действие - Построение сетки. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
На панели команд выберите Режим - Сетка, Объект - На кривых, Действие - Построение сетки. Задайте необходимые параметры, сетка будет строиться на отображаемых кривых. Нажмите Задать размер, Построить сетку.
На свободной части экрана нажмите правой кнопкой мыши и выберите Готово. Далее еще раз на свободной части экрана нажмите правой кнопкой мыши и выберите Отрисовать сетку, а после этого нажмите F5 (обновить экран).
Задание граничных условий
Закрепите оболочки на нижнем торце. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Перемещения, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите на ID объекта(ов), после чего выберите все нижние кривые. Нажмите Применить.
Задайте гравитацию. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Гравитация, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите Применить.
Задайте давление на стенках. На панели команд выберите Режим - Граничные условия, Объект - Давление, Действие - Создать. Задайте необходимые параметры. Нажмите на ID объекта(ов), после чего выберите все поверхности на цилиндре. Нажмите Применить.
Задание зависимости давления от высоты
На панели команд выберите Режим - Зависимость ГУ. Нажмите на вкладку давление и во вкладке Формула впишите формулу, как показано на картинке. Нажмите Применить.
Запуск расчета
Для запуска на расчет в CAE Fidesys выберите на панели команд Режим - Настройки расчета, Настройки расчета - Потеря устойчивости, Потеря устойчивости - Общие. Задайте требуемые параметры и нажмите Применить, Начать расчет.
Анализ результатов
Откройте файл с результатами. Это можно сделать тремя способами:
- Нажмите Ctrl+E;
- В главном меню выберите Расчёт - Результаты. Нажмите Открыть последний результат;
- На панели команд выберите Результаты (Режим - Результаты, Результаты - Открыть Результаты).
Появится окно Fidesys Viewer, в котором вы сможете ознакомиться с результатами расчёта.
Отобразите деформированный 3D вид модели. Установите фокус в дереве объектов на Ваш файл в Дереве и отобразите для него Фильтры - Алфавитный указатель - Деформировать по вектору. Во вкладке Свойства установите значение 3 в поле Множитель масштаба. Нажмите Применить.
Ниже на рисунках показаны распределение перемещений.
Использование консольного интерфейса
Построение геометрии, генерацию сетки, задание граничных условий и материалов можно выполнить с использованием консольного интерфейса. Ниже приведён код программы, позволяющий выполнить шаги описанного выше руководства, необходимо только самостоятельно указать полный путь и название сохраняемого файла.
reset
create Cylinder height 20 radius 20
create frustum height 10 radius 20 top 0
move Volume 2 z 15 include_merged
unite volume 1 2
delete volume 1 keep_lower_geometry
delete Surface 2
webcut body 4 with plane zplane offset 0
webcut body all with plane yplane offset 0
webcut body all with plane yplane rotate 15 about z
webcut body all with plane yplane rotate 30 about z
webcut body all with plane yplane rotate 45 about z
webcut body all with plane yplane rotate 60 about z
webcut body all with plane yplane rotate 75 about z
webcut body all with plane yplane rotate 90 about z
webcut body all with plane yplane rotate 105 about z
webcut body all with plane yplane rotate 120 about z
webcut body all with plane yplane rotate 135 about z
webcut body all with plane yplane rotate 150 about z
webcut body all with plane yplane rotate 165 about z
set duplicate block elements off
block 1 add surface all
webcut body 73 7 3 19 16 10 13 28 22 31 25 46 40 34 37 49 43 52 61 64 58 55 67 70 with cylinder radius 10 axis z
set duplicate block elements off
block 2 add curve 425 426 422 428 434 435 433 436 427 429 432 431 420 437 438 439 440 421 423 430 424 480 481 482 483 494 500 513 520 491 495 498 523 496 504 515 521 516 506 503 526 499 501 509 508 525 492 493 497 502 522 490 488 489 511 487 505 519 512 524 510 514 507 517 518 200 484 213 237 470 181 168 445 208 176 212 226 232 240 162 476 444 485 448 244 245 205 458 186 449 199 218 450 452 451 194 231 441 453 454 180 459 455 442 443 34 462 39 71 40 456 460 461 457 77 474 45 477 135 66 475 104 53 478 52 72 80 109 467 58 463 90 112 471 48 468 141 84 85 466 469 98 472 473 103 136 130 479 173 446 148 116 117 122 149 144 464 447 154 465 167 258 263 269 250 486 276 277 295 272 264 301 282 290 327 308 333 359 357 382 365 386 336 370 352 354 356 322 314 304 309 341 296 360 368 363 372 373 328 340 375 376 378 346 398 408 417 418 393 411 419 397 396 403 389 391 395 399 409 412 413 414 416 385 383 407 410 415 394 387 405 401 390 402 392 406 400 384 388 404
merge vertex all
merge curve all
draw curve in block 2
curve 112 168 240 245 48 53 304 272 277 200 194 117 213 473 521 479 477 495 460 474 503 467 475 509 496 502 485 493 478 492 499 469 498 456 515 501 489 491 497 461 455 471 487 394 406 408 419 387 402 393 412 385 336 409 341 391 328 400 390 389 401 405 407 384 403 395 396 322 383 388 411 413 453 454 427 431 426 438 441 443 437 425 430 429 449 450 442 439 451 176 144 162 370 368 373 375 34 40 232 130 352 181 354 356 85 208 80 296 290 149 360 104 98 136 258 264 309 66 72 226 interval 20
curve 112 168 240 245 48 53 304 272 277 200 194 117 213 473 521 479 477 495 460 474 503 467 475 509 496 502 485 493 478 492 499 469 498 456 515 501 489 491 497 461 455 471 487 394 406 408 419 387 402 393 412 385 336 409 341 391 328 400 390 389 401 405 407 384 403 395 396 322 383 388 411 413 453 454 427 431 426 438 441 443 437 425 430 429 449 450 442 439 451 176 144 162 370 368 373 375 34 40 232 130 352 181 354 356 85 208 80 296 290 149 360 104 98 136 258 264 309 66 72 226 scheme equal
mesh curve 112 168 240 245 48 53 304 272 277 200 194 117 213 473 521 479 477 495 460 474 503 467 475 509 496 502 485 493 478 492 499 469 498 456 515 501 489 491 497 461 455 471 487 394 406 408 419 387 402 393 412 385 336 409 341 391 328 400 390 389 401 405 407 384 403 395 396 322 383 388 411 413 453 454 427 431 426 438 441 443 437 425 430 429 449 450 442 439 451 176 144 162 370 368 373 375 34 40 232 130 352 181 354 356 85 208 80 296 290 149 360 104 98 136 258 264 309 66 72 226
surface all size auto factor 5
mesh surface all
create material 1 from 'Углеродистая сталь'
create shell properties 1
modify shell properties 1 layer count 1
modify shell properties 1 layer 1 thickness 0.004
modify shell properties 1 layer 1 material 1
modify shell properties 1 layer 1 angle 0
modify shell properties 1 layer 1 cs 1
modify shell properties 1 eccentricity 0.5
modify shell properties 1 layer direction normal
modify shell properties 1 thickness_change on
block 1 element shell order 1
block 1 shell properties 1
create beam properties 1
modify beam properties 1 type 'Rectangle'
modify beam properties 1 angle 0.0
modify beam properties 1 ey 0.0
modify beam properties 1 ez 0.0
modify beam properties 1 geom_B 0.1
modify beam properties 1 geom_H 0.1
modify beam properties 1 mesh_quality 6
modify beam properties 1 warping_dof on
modify beam properties 1 angle 0.0
modify beam properties 1 ey 0.0
modify beam properties 1 ez 0.0
modify beam properties 1 geom_B 0.01
modify beam properties 1 geom_H 0.01
modify beam properties 1 mesh_quality 2
block 2 material 1 cs 1 element beam order 1
block 2 beam properties 1
create displacement on curve 238 206 187 219 174 59 78 46 91 110 142 123 155 251 270 283 302 362 366 315 334 347 379 381 dof 1 dof 2 dof 3 fix
create gravity global
modify gravity 1 dof 3 value -10
create pressure on surface 137 142 143 132 138 139 144 145 136 53 24 58 60 77 36 65 22 29 19 17 41 43 31 48 34 79 46 67 70 55 94 101 82 118 108 113 120 72 103 127 125 115 106 91 130 89 84 96 magnitude 2e5
bcdep pressure 1 value '-200000-(1000 * 9.81 * (10-z))'
analysis type buckling elasticity dim3eigenvalue find 1 smallest
calculation start path 'C:/fidesys01.pvd'
.svg)
.jpg)
.jpg)
