2070 подписчиков

Строим эпюры в ПК Лира-САПР

5 минут

497 прочтений

15 февраля 202415 фев 2024

Оглавление

Дисклеймер
Постановка задачи
Проверка настроек

Дисклеймер

Данный "туториал" написан для знакомства начинающих конструкторов с базовыми возможностями ПК Лира-САПР. Он охватывает лишь 1% знаний, необходимых для расчёта промышленных металлоконструкций. Избегайте ситуаций, для которых, по Вашему мнению, уровень вашей квалификации недостаточен.

Постановка задачи

Рассмотрим схему нагружения консольно-закреплённой балки, взятую из сборника задач по Сопромату:

Необходимо построить эпюру поперечной силы Q, эпюру изгибающего момента M, определить максимальные напряжения в сечении. Балка выполнена из двутавра №40. Собственный вес балки не учитывается.

Проверка настроек

У меня в программе расстояния измеряются в миллиметрах (мм), усилия - в килоньютонах (кН), напряжения в мегапаскалях (МПа). Данные настройки можно проверить, вызвав команду "Единицы измерения" из главного меню.

Построение расчётной модели

Построение начинается с создания основных узлов нашей балки. Это точки, где сменяется интенсивность или тип нагрузки. Вызываем соответствующую команду и вводим координаты четырёх узлов:

0; 0; 0
2400; 0; 0
5200; 0; 0
7200; 0; 0

Так как программа у нас трёхмерная, то узлы появляются на экране в аксонометрической проекции. Если их не видно на экране, то нужно выполнить двойной "клик" средней кнопки мыши (колёсика). В результате масштаб автоматически изменится так, что все узлы уместятся в границы рабочего окна. Теперь их нужно соединить стержневым элементом. Для этого выбираем соответствующий пункт в меню и "кликаем" в первый и последний узел. В рабочем окне инструмента обязательно должна стоять галочка "Пересекать с другими КЭ".

Чтобы расположить стержень горизонтально, т.е. перейти к проекции в осях ZoX, можно воспользоваться соответствующей кнопкой в нижней части экрана. Также можно перемещать изображение с зажатой средней кнопкой мыши или вращать, с зажатой правой кнопкой мыши.

На следующем этапе необходимо закрепить левую часть стержня. Для этого выбираем команду "Связи" в ленте меню и выбраем узел, который необходимо зафиксировать. Для этого в нижнем левом углу в панели "Выбор" должна быть зажата кнопка "Отметка узлов". В окошке "Связи в узлах" выбираем "Всё", т.е. фиксируем все 6 степеней свободы: X, Y, Z, Ux, Uy, Uz. Связь W - исключение депланации поперечного сечения (разъяснения по этой самой "депланации" оставим на другой раз). После нажатия на "плюс" соответствующее обозначение появится на выбранном узле.

Сохраняем промежуточный результат нашей работы.

Приложение нагрузок

Для вызова панели приложения нагрузки нажимаем соответствующую кнопку в ленте. Затем выбираем участок балки к которому будем прикладывать нагрузку. Для этого внизу в панели "Выбор" зажимаем кнопку "Отметка элементов". В окне "Задание нагрузок" выбираем вкладку со стержнями, указываем ось Z и "кликаем" на распределённую нагрузку. Важно отметить, что по правилам ПК Лира-САПР, положительное значение интенсивности нагрузки соответствует действию против оси.

Чтобы приложенная нагрузка отобразилась на схеме, вызываем окно "Флаги рисования". Либо, используем соответствующую панель, если она включена в вашей компоновке рабочего пространства.

После приложения распределённой нагрузки q, прикладываем точечную F. Затем переходим к моменту m. Выбираем точку на схеме, задаём параметры. Ось вращения - Y. Положительное значение крутящего момента соответствует вращению по часовой стрелке, если смотреть с конца оси. Ось Y в нашем случаем смотрит от нас в экран. Значит, чтобы приложить момент согласно исходной схеме, вводим положительное значение момента.

Сохраняем промежуточный результат нашей работы.

Определение жёсткости стержня

Выбор материала и задание сечения происходит через окно "Жёсткость", вызываемое из ленты меню. Кнопка "Добавить" отправляет нас в окно, где мы находим стандартный двутавр №40 по ГОСТ 8239-89.

Как только в списке жёсткостей у нас появился нужный нам двутавр, нужно выполнить на нём двойной "клик", чтобы он отобразился в самой верхней графе окна "Жёсткость". Затем нужно выделить стержни, которым мы хотим его назначить. Можно это сделать вручную, а можно при помощи комбинации клавиш Ctrl+A. Нажимаем галочку в верхнем левом углу окна, чтобы применить характеристики, и закрываем его крестиком.

Сохраняем промежуточный результат нашей работы.

Расчёт, оценка результатов

Для запуска схемы на расчёт вызываем "молнию" одним из двух способов.

Далее переходим на вкладку "Анализ" в ленте меню. Стержень будет изображён в деформированном виде. Чтобы это не мешало анализировать эпюры, нажимаем кнопку "Исходная схема". Затем нажимаем "Эпюра My". Чтобы отмасштабировать эпюры, необходимо "поработать" с флагами рисования, к которым мы уже обращались ранее.

Аналогично смотрим на эпюру Q, сверяем её с ответом из задачника.

Как видно, и форма и значения совпадают. Так же можно посмотреть прогиб.

Чтобы просмотреть реакцию в точке закрепления, переходим на вкладку "Расширенный анализ", нажимаем "Рассчитать нагрузку", выделяем интересующий нас узел, затем "Создать", "Обновить". В результате узел (скорее всего под номером 1, т.к. он был построен первым) появится в списке. Нажимаем "Выполнить расчёт".

Переключаем режим отображения на вектора и включаем отображение реакций My и Pz.

Получаем реакцию вниз и крутящий момент, равный 170кНм. Запоминаем.

А как же определить напряжения в двутавре? Для этого давайте запустим инструмент "Фонарик" и кликнем на самый левый стержень (у заделки). В окне отобразятся рассчитанные усилия. По умолчанию ПК Лира-САПР вычисляет усилия в двух сечениях каждого стержня: в начале и в конце. Переключаем номер сечения и смотрим, где у нас момент больше. В нашем случае - в сечении №1 (170кНм, как мы и определили ранее). Нажимаем "Экспорт усилий".