Robot Millennium (Версия 20.0). Руководство пользователя
Подождите немного. Документ загружается.
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 281 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
сдвига d );
α - коэффициент, назначаемый пользователем;
β - коэффициент, назначаемый пользователем;
d - вектор сдвига;
v - вектор скорости;
a - вектор ускорения;
F - вектор нагрузки.
Вектор нагрузки принят как
∑
=
значает, что число компонентов
=
n
i
ii
ext
tt
1
)()(
ϕ
PF
, где n обо
силы, Pi - i-го компонента силы,
)(t
i
ϕ
- i-го временно-зависимая функция. Возбуждение может
быть выражено в следующей форме:
)()( tt
gdir
ext
ϕ
&&
MIF −=
, где Idir обозначает вектор
направления (напр = x, y, z) принимая во внимание, что
)(t
g
ϕ
&
&
является акселерограммой.
ПРИМ
задачи временного анализа использовался подход из курса (см.
Hughes nt analysis. September, 4-8,
1995).
ЕЧАНИЕ: Для нелинейного временного расчета принято следующее упрощение: C = M.
Для решения нелинейной
T.R.J., Belytschko T. Course notes for nonlinear finite eleme
Расчет предельного равновесия
Анализ предельного равновесия - нелинейный, статический расчет конструкции,
который позволяет представить упрощенным способом поведение конструкции, вызванное
различными типами нагрузок, полученных при землетрясении. Величина нагрузки конструкции
увеличивается с приращением по принятому шаблону. Увеличение значения нагрузки
позволяет находить слабые элементы и вид отказа конструкции. Анализ предельного
равновесия пробует оценить реальную несущую способность конструкции. При
определении
этого типа расчета необходимо задавать нелинейные шарниры.
В текущей версии программы были введены следующие ограничения:
все нелинейные свойства, которые определяют возможное повреждение конструкции из-
за сил, вызванных землетрясением, сконцентрированы в нелинейных шарнирах;
нелинейные шарниры могут применяться только в рамных (стержневых) конструкциях;
с нелинейными шарнирами работают, как с независимыми нелинейными связями для
каждой степени свободы в выбранном узле (взаимодействие между различными
степенями свободы игнорируются).
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 282 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
ие нелинейных шарниров в расчетной модели конструкции;
е набора поперечных сил (эти силы зависят от типа матрицы массы,
п ляемого узла, а также направления и значения допустимого
та - равновесное состояние кривой V
ций для данного
способности , где является
расчет) характерной точки.
пруго-пластический расчет стержней
Расчет предельного равновесия состоит из нескольких стадий, перечисленных ниже:
назначен
назначение нелинейных свойств шарнирам (сила-перемещение или диаграммы момент-
поворот);
выполнение расчета форм колебаний конструкций для определения одного вида;
определени
используемой в анализе форм колебаний);
определение у рав
перемещения;
определение параметров нелинейного расчета;
начало нелинейного расчета. Результат этого расче
= V (D), где перерезывающие усилия определены как сумма реак
направления, вызванного соответствующим набором поперечных сил;
определение кривой несущей
)(
d
cap
a
cap
a
SSS =
cap
a
S
спектральным ускорением, а Sd - спектральное перемещение;
сглаживание кривой несущей способности4
определение (пошаговый
У
Упруго-пластический расчет учитывает нелинейность материала. Однако следует
добавить, что принятая нелинейность материала не учитывает изменение жесткости материала
в зависимости от внешних факторов, таких как температура. Не учитываются также
реологические проблемы (изменение свойств материала во времени).
Ниже представлены основные предпосылки упруго-пластического расчета,
реализованного в программе
ROBOT:
опция работает и для двумерных (плоские рамы, ростверки), и для пространственных
конструкций (пространственные рамы);
учитываются только нормальные напряжения, вызванные продольными силами и
изгибающими моментами (касательные напряжения, вызванные поперечными силами и
крутящим моментом, игнорируются);
упруго-пластический расчет выполняется для выбранных стержней, указанных
пользователем. Принимается, что тип расчета не используется глобально для всей
конструкции, так как этот тип расчета отнимает много времени и требует определенных
местных условий для стержня (деление сечение или стержня, модель материала);
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 283 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
Максимальная длина элемента, расположенную в диалоговом
окн
значен , применяя опцию Деление элементов при упруго-пластическом
рас
.
квадра
уктивный подход с однородным
мат
чении
они мо матриваться, как зоны. В каждой из напрягаемых зон выполняется проверка
соглас й модели. Усилия, действующие по оси стержня, получены интегрированием
усилий ия.
параме zi) точки, являющейся центром тяжести зоны в основной
центра ения, площадь зоны Ai, Mi материал, приписанный зоне, где i
обозна 1, …, N).
аким
образом, что для каждого приращения нагрузки, программа
рас о длине стержня. Впоследствии,
баз д о
функц
в каж напряжений,
опр
м р в
(зонах
руго-пластичный с упрочнением.
По
упрочн ь основана на данных материала: модуль Юнга (E) и предел текучести
(Re
упруго-пластический расчет выполняется только для стержней конструкции.
В текущей версии программы были приняты следующие действующие предпосылки для
упруго-пластического расчета:
- расчет на уровне элементов: добавление общих степеней свободы.
Стержни делятся на небольшие расчетные элементы. Дополнительные узлы и расчетные
элементы невидимы для пользователя. Метод автоматического разделения может быть
определен, используя
опцию
е
Типа расчета (закладка Модель конструкции). Пользователь может также определить
ие параметра разделения
чете, содержащуюся в диалоговом окне
Рабочие настройки
В каждом элементе, напряжения рассчитываются в трех точках (здесь применяется
тура Гаусса третьего порядка).
- расчет на уровне сечения: послойный констр
ериалом в пределах сечения
Сечение разделено на набор слоев (волокон). В двухосевом изогнутом се
гут расс
но принято
по всем зонам сечен
Для каждой из зон разделения сечения должны быть определены следующие
тры: координаты (yi,
льной системе сеч
чает номер зоны (i=
Расчет выполняется т
считывает приращения перемещений в точках разделения п
ируясь на перемещениях, рассчитываются еф рмации в точках сечения. Рассматривая
ию, которая описывает модель материала, для данной зоны, рассчитываются напряжения
дой точке, в зависимости от текущих деформаций. Далее, на основе
еделяются внутренние
усилия. Наконец, су ми уются внутренние усилия о всех точках
), чтобы получить внутренние усилия в стержне.
Модель материала: абсолютно упругий или уп
ведение материала - упругий и линейный, в пластичном диапазоне - линейный с
ением. Модел
).
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 284 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
н метод разгружения. Он
опреде х т
ются четыре доступных
характ
зультаты, получаемые при упруго-пластическом расчете стержней:
В пластическом расчете должен быть также определе
ляет арактер поведения материала после превышения предела екучести и уменьшения
деформаций при разгрузке (градиент деформации отрицательный). Име
ера поведения материала: упругий, пластический, с разрушением, смешанный.
Ре
Прогибы
При упруго-пластическом расчете программа определяет прогибы непосредственно в
пределах стержня. Пользователь получает значения перемещений и узловых поворотов в
пределах внутреннего
деления стержня. Чтобы получить прогиб в любой точке стержня,
выполняется линейная интерполяция между точками внутреннего деления.
Внутренние усилия
Внутренние усилия в стержне рассчитываются аналогично линейному расчету. На
осн амма
выч
и
опреде
стержн
овании усилий и моментов в начальном узле и нагрузке по длине стержня прогр
исляет внутренние усилия в любой точке стержня.
Только в P-дельта расчете применяется другой алгоритм. Внутренние ус лия в стержне
ляются с учетом прогиба стержня. Прогибы получаются в точках внутреннего
деления
я.
Напряжения
В упруго
-пластическом расчете нормальные напряжения в сечении распределены
нелине езависимо для каждой из зон деления. Некоторые из зон
могут диапазона, в то же время другие могут все еще
принад у напряжений. Поэтому пользователь не может определить
однозн ине
стержня.
значения напряжений в пределах
сечени ляются только при
изгибе расчет напряжения в
предел го-пластического стержня в модуле
Анализ напряжений невозможен.
йно. Они рассчитываются н
попадать в пределы пластического
лежать упругому диапазон
ачно напряжения в точке по дл
Таблица показывает максимальные и минимальные
я. Поскольку для упруго-пластического сечения напряжения опреде
, то другие результаты от продольных сил недоступны. Точный
ах сечения упру
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 285 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
Т динамического расчета
ения динамического расчета конструкции получают следующие
резуль представленные в таблице результатов расчета:
ое значение;
ые векторы;
ел ной для отдельных методов,
исп
ние для рассматриваемой формы колебаний;
тенциальная
энергия конструкции, относящаяся к деформированной
констр иваемой конструкции;
ициент участия - средний коэффициент величин коэффициентов
спе ма абсолютных величин или
ква ь
4.2.1. аблица результатов
После заверш
таты,
• собственн
• собственн
• частота;
• пульсация;
• период;
• точность – расчет погрешности, опред ен
ользованных в программе на конечном этапе вычислений;
• затухание – затуха
• энергия – по
укции для рассматр
• средний коэфф
ктрального участия для отдельных направлений (сум
дратный корен из суммы квадратов);
• суммы масс;
• спектральные коэффициенты.
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 286 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
го варианта и изменение типа расчета 4.3 Назначение ново
После выбора команды Расчет /Типы расчетов или нажатия на иконку
на экране
появляется диалоговое окно, показанное ниже. Все ранее определенные варианты нагрузки
будут перечислены на закладке Тип расчета.
Используя это диалоговое окно, можно определить новые варианты или изменить тип
расчет
тип расчета
конс
выбран и нажата
кн
а экране появится
дополнительное котором могут
бы раметры для
вы счета. Новый тип
расчета
ди
Тип р
а конструкции для выбранного одиночного варианта.
Чтобы изменить
трукции, выберите вариант
нагружения и нажмите кнопку
Изменить тип расчета. На экране
появится диалоговое окно, показанное
справа. Назначается новый тип расчета.
Как только тип расчета
опка
ОК, н
окно, в
ть выбраны па
бранного типа ра
конструкции будет введен в
алоговое окно
Тип расчета в колонку
асчета.
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 287 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
Чтобы добавить новый вариант,
нажмите кнопку Новый в диалоговом
окне
Тип расчета. На экране появится
диалоговое окно, показанное ниже.
Назначается новый тип расчета. Как
только тип расчета выбран и нажата
кнопка ОК, на экране отобразится
дополнительное диалоговое окно, в
котором могут быть определены
параметры. Новый тип расчета
конструкции будет введен в диалоговое
окно
Тип расчета в колонку Тип
расчета.
Список и кнопки, расположенные внизу, позволяют работать со многими вариантами.
Перече
. Операции по выбору вариантов можно
к
в списке не относятся к
динамическому анализу, т.е. модальному, сейсмическому,
спектральному,
гармоническому или временному.
Изменить вид анализа – нажатие этой кнопки позволяет изменить тип варианта на
дополнительный, нелинейный или продольный изгиб, а также установить параметры
вычислений;
Удалить – удаляются отмеченные в списке варианты.
Как пример, ниже будет показан способ назначения варианта временного расчета. После
определения форм колебаний для конструкции и выбора опции
Временной анализ в
вышеупомянутом диалоговом окне, открывается диалоговое окно
Временной анализ, в
котором могут быть назначены параметры временного расчета.
нь вариантов можно ввести в поле Список вариантов или выбрать в диалоговом окне
Выбор, которое открывается при нажатии кнопки (…)
выполнять благодаря следующим кнопкам:
Установить параметры – нажатие этой нопки позволяет установить параметры
алгоритма вычислений при нелинейном анализе и расчете продольного изгиба;
ПРИМЕЧАНИЕ: Операции установки параметров и типа анализа
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 288 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
Диалоговое окно
Временной анализ содержит следующие параметры:
верхняя часть диалогового окна содержит доступное для редактирования поле Вариант,
содержащее имя варианта временного расчета;
енного расчета. Метод
е
т.
д Ньюмарка (линейный временной анализ) или предиктор –
коррек временной анализ), то в поле Деление задается
значение шага
времен льтатов), чтобы задать шаг интегрирования. Шаг интегрирования
поле Метод позволяет выбирать метод выполнения врем
Модальная декомпозиция - значение по умолчанию. Поле содержит также кнопку
Параметры, которая открывает диалоговое окно, позволяющее задавать
дополнительные параметры метода расчета;
редактируемое поле Время:
Временной шаг - шаг переменной времени, для которой сохраняются результаты;
Делени - число делений шага времени, определяющих частоту сохранения результатов
расчета;
Конец - предельное значение переменной времени, для которой выполняется расче
Если был выбран Мето
тор метод (нелинейный
и (шаг сохранения резу
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 289 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
по вре ой шаг / Деление. Когда деление равно 1, временной шаг сохранения
резуль рирования.
ейный временной расчет), то алгоритм
рассчи я, равным
значен енного на 20 (такое действие выполняется, чтобы гарантировать
устойч результатов). Таким образом, расчетное
значение шага
делитс я. Полученное значение (например, шаг_1) сравнивается с шагом
времен ее из этих 2 упомянутых значений (то есть шага_1 и
шага с ане
ся для расчета, то оно немного
изменя
иантов статического нагружения или
масс в и Z;
р енных функций времени и предварительного просмотра
диаграммы вы
ени:
Добавить. Последовательные точки, принадлежащие функции вводятся в список, который
определяет кривую функции;
нажатием кнопки Добавить выражение, которая приводит к открытию диалогового
окна, где можно определять поведение функции посредством математических формул
(
сложение, вычитание, умножение, деление, тригонометрические функции, степенная функция,
функция квадратного уравнения).
Таблица содержит следующие колонки: " вариант-функция-коэффициент-фаза ", где:
Вариант указывает номер выбранного варианта нагрузки или направления массы;
Функция - название временной функции, выбранной для данного случая нагрузки;
Коэффициент - возрастающий коэффициент для значения временной для данного
случая нагрузки; значение коэффициента по
умолчанию = 1.0;
мени равен Временн
татов равен шагу интег
Если выбран Метод декомпозиции (лин
тывает для каждой формы максимальное значение шага интегрировани
ию периода, дел
ивость и точность полученных
я на значение разделени
и сохранения результатов. Меньш
охр ния результатов) принимается, как шаг интегрирования. Однако, следует заметить,
что, если первое этих значений (то есть шаг_1) принимает
ется
так, чтобы шаг сохранения результатов был кратным этому значению;
развернутый список доступных простых вар
направлениях X, Y ил
азвернутый список назнач
бранной функции;
поле редактирования Коэффициент;
поле редактирования Сдвиг;
кнопка Описание функции.
Задание функции времени может быть выполнено
двумя путями в диалоговом окне
Определение функции врем
вводя значения точки времени T [s] и безразмерное значение функции F (T) в
соответствующие поля редактирования, после этого надо каждый раз нажимать кнопку
ROBOT MILLENNIUM v 20.0 РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ Март 2007 - 290 -
WEB: www.ar-cadia.com.ua Эл.почта: office@robobat.odessa.net
ной функции для данного случая нагрузки; значение по
умолча
Диалоговое окно
Тип расчета содержит еще пять закладок:
зование нагрузки в массу;
содержит три опции в поле Создание узла:
будет с
выборе
этой оп
тов.
Отверс
ы при генерации узла на
пересечениях, и Список объектов, которые должны быть
пропущ
т принять
резуль
дения такой возможности следует
включ
ацией, принятой пользователем (ПРИМЕЧАНИЕ: вариант модального анализа не может
быть с
сочета
Фаза - сдвиг фазы времен
нию = 0.0.
Модель конструкции;
Преобра
Комбинация;
Фильтр результатов;
Деформация продольного изгиба.
Закладка Модель конструкции
Создание узла на пересечении диагоналей - при выборе этой опции, дополнительный узел
оздан на пересечении наклоненных стержней;
Создание узла на пересечении вертикальных/горизонтальных стержней - при
ции, дополнительный узел будет создан на пересечении вертикальных и
горизонтальных
стержней;
Создание узла на пересечении стержней и конечных элементов - при выборе этой опции
дополнительный узел будет создан на пересечении стержней и плоских конечных элемен
тие плоских элементов будет откорректировано по позиции сгенерированных узлов;
Дополнительно это поле содержит две опции: Список стержней, которые должны быть
пропущен
ены при генерации модели конструкции.
Определение начального варианта для нелинейного анализа позволяе
таты первого варианта в качестве начальных, задавая положения нагрузок, перемещения
и напряжения для выбранного варианта анализа. Для вве
ить опцию: Использовать первый вариант как начальный для выбранных нелинейных
вариантов.
Следует добавить, что стартовый вариант – всегда первый в списке в соответствии с
нумер
тартовым). Если стартовый вариант – запасной, то он будет анализироваться без учета
его статуса.
Стартовый вариант, связанный со вспомогательными вариантами и сочетаниями, не
принимается в расчёт в
сочетаниях, определённых с использованием таких вариантов и
сочетаний. А в случае нелинейного варианта, связанного со стартовым вариантом и учтённого в
нии, стартовый вариант должен быть учтён в сочетании.