Проектно-вычислительный комплекс Structure CAD
       

 Раздел Справка содержит пункты


Инструментальная панель

Размещается под меню и содержит разделы с элементами управления, набор которых зависит от установленного режима. Переключение страниц  выполняется указанием курсора на “закладки" с наименованием разделов. Функции и режимы инструмен­тальных панелей пре- и постпроцессора описаны в соответ­ствующих разделах.

Диалоговые окна

В тех случаях, когда для выполнения операции требуются дополнительные данные или установки, на экран выводится соответствующее диалоговое окно. Диалоговые окна включают различные элементы управления – таблицы, кнопки, поля ввода, списки и т.п. Ввод, удаление или изменение данных выполняется с клавиатуры. Если выход из диалогового окна выполняется нажатием кнопки ОК, то все выбранные установки запоминаются. Если для выхода использована кнопка Cancel  (Отмена), то новые установки не сохраняются и при работе будут использоваться выбранные ранее или принимаемые по умолчанию.

Фильтры

            Служат для управления отображением расчетной схемы. С помощью фильтров отбираются и фиксируются некоторые однотипные объекты расчетной схемы, с которыми предполагается организовать работу (например, с помощью фильтра можно из всех стержней отобрать только верти­кальные), назначаются вид и правила отображения характери­стик и атрибутов расчетной схемы, а также узлов и элементов. Для более детальной настройки фильтров используются диалоговые окна, которые вызываются указанием курсора на панель фильтров после нажатия правой кнопки мыши.

Панель Фильтры отображения

оформлена в виде специального окна, которое содержит набор кнопок для выбора параметров отображения и устанавливается (или закрывается)  кнопкой 

,  размещенной в разделе Управление

инстру­мен­­тальной панели. Это окно может иметь любые размеры и находиться в любой части экрана.

                Кроме фильтров управления отображением, есть фильтры управления выбором узлов и элементов. Эти фильтры доступны в диалоговом окне Выбор узлов и элементов.


                Более подробно работа с инструментальными панелями и фильтрами рассматривается в разделе 8.2.

Пиктограммы



            В инструментальных панелях для инициализации операций используются кнопки с пиктограммами (или как их называют в Windows – иконами). Ограниченное пространство кнопки не всегда позволяет сделать пиктограмму адекватной смыслу операции, которую она символизирует. Для облегчения освоения комплекса и упрощения работы с ним используются различные средства. Во-первых, это информационная строка, в которую в момент попадания курсора в поле кнопки выводится краткое описание соответствующей кнопке операции. Во-вторых, это приведенная ниже система символических изображений в пиктограммах, которая отражает суть операции и является общей для всего комплекса.

  –  ОК  – выполнить операцию

  –  отказ от выполнения уста­новленной опера­ции

  –  восстановить исходный вид схемы

  –  запомнить загружение

  –  функции работы с элемента­ми

 – буква “R” –  жесткостные характеристики

  –  функции работы с узлами

  –  знак “плюс” – добавление узлов или элементов

  –  стрелка влево – возврат удален­ных узлов или элементов

  – знак “минус”  –  удаление узлов или элементов

 –  знак “деление” – дробле­ние эле­ментов

  –  буква “С” –  создание схемы или контура

  – “вопросительный знак” – отображение  или получение ин­формации

Если в правом нижнем углу пиктограммы изображена черная стрелка, направленная вправо, например
, то это означает, что при нажатии на кнопку будет раскрыта группа кнопок управления соответствующим режимом.

Рекомендации по настройке среды Windows

Для того чтобы при работе с комплексом SCAD не возникало лишних проблем, желательно настроить среду Windows. Наилучшие результаты дает стандартная цветовая гамма, предлагаемая разработчиками Windows. Если пользователь все же решил сменить цвета, то не рекомендуется выбирать очень яркие. На их фоне могут плохо читаться элементы управления, особенно пиктограммы в  кнопках.



Обязательно обратите внимание на настройку монитора. Рекомендуется использовать мониторы с экраном не менее 15”. Для них оптимальной является разрешающая способность 1024*768 точек, хотя можно работать и в режиме 800*600. Для мониторов больших размеров можно исполь­зовать и более высокую разрешающую способность. В любом случае, “решающее слово” за техническими возможностями дисплея и установленной в машине видеокартой.

Выбор цветовой шкалы также определяется характеристиками видеокарты. Для получения качественного изображения не рекомендуется устанавливать менее 256 цветов. При анализе изополей изображение очень высокого качества можно получить при цветовой шкале с большим количеством цветов.

При выборе шрифта следует помнить, что от размера шрифта зависят размеры диалоговых окон. При установленном разрешении экрана 800*600 точек настройка монитора на крупный шрифт может привести к тому, что некоторые окна не будут целиком помещаться на экране. В то же время при разрешении 1600*1240 мелкий шрифт будет трудно читаемым.

Кроме стандартных средств настройки среды в комп­лексе SCAD реализованы и внутренние функции настро­йки. Их описание приводится ниже.

Загрузка комплекса

Включаем компьютер и шаг за шагом начинаем выполнять описанные ниже действия. Уже через час вы почувствуете, что умеете или, по крайней мере, понимаете, как работать с комплексом SCAD для Windows.

Для того чтобы начать работу с комплексом, необходимо установить курсор на пиктограмму SCAD и дважды нажать левую

кнопку мыши. На фоне окна инициализации появится изображение заставки (рис.1.2). Загрузка комплекса продолжается несколько секунд. В течение этого времени на экране установлен курсор “ожидания”  в виде песочных часов (если, конечно, на вашем компьютере он не заменен на более экзотический). Об окончании загрузки сигнализирует смена курсора ожидания на рабочий курсор – стрелку.

Рис. 1.2. Окно инициализации Structure CAD



Окно инициализации содержит меню и инструмен­тальную панель с кнопками управления. Меню состоит из трех разделов – Проект, Опции и Справка, описанных выше.

Инструментальная панель окна инициализации содер­жит пять кнопок. Четыре первые кнопки дублируют аналогич­ные функции раздела меню Проект, позволяя выполнить соответствующие операции более коротким путем.

В тех случаях, когда действие, вызываемое нажатием кнопки, недоступно (например, сохранение проекта до того, как он был создан или открыт) – пиктограмма кнопки отобра­жается в светло–серых тонах (серая кнопка).

 ? завершение работы

 ? создание нового проекта

 ? открытие ранее созданного проекта

 ? сохранение проекта

 ? полноэкранный режим работы



“Серые” кнопки будут появляться всякий раз, когда какой-либо режим, функция или операция не могут быть выполнены.

1.1 Создание нового проекта



Для создания нового проекта установите курсор на одноименную кнопку  раздела Управление

инструментальной панели и нажмите левую кнопку мыши. На экране появляется диалоговое окно Новый проект (рис. 1.1.1), в котором задается информация о проекте: наименование, объект, заказчик и т.п., а также назначается тип расчетной схемы. Диалоговое окно Новый проект, как и большинство других диалоговых окон, имеет три командные кнопки: OK, Отмена и Справка.



Рис. 1.1.1. Диалоговое окно

        ,Новый проект

OK – нажимается после завершения работы с диалоговым окном и закрывает его с автоматическим сохране­нием всей введенной информации.

Отмена – выполняется выход из окна без сохранения введенной информации.

Справка – обращение к справочной информации.

Кнопка Единицы измерения используется в тех случаях, когда единицы измерения,  которые предполагается использовать при подготовке данных и выполнении расчета, отличаются от установленных по умолчанию.

Обратите внимание на возможность выбора Типа схемы из списка, приведенного на рис. 1.1.2. Тип схемы определяет состав и максимальное количество степеней свободы в узлах расчетной схемы и характеризует особенности ее напряженно–деформированного состояния. Назначаемый тип схемы должен включать все необходимые степени свободы для используемых в схеме конечных элементов. По умолчанию устанавливается тип 5 – система общего вида.





Рис. 1.1.2. Список выбора типа схемы

В правой части окна Новый проект расположены кнопки для выбора норм проектирования железобетонных и металлических конструкций.

При нажатии кнопки ОК в

диалоговом окне Новый проект на экран выводится стандартное окно Сохранение проекта. В этом окне задается имя файла, которое будет присвоено файлу проекта, всем служебным файлам и файлам с результатами, порождаемым в процессе работы комплекса.

После небольшой паузы, связанной с регистрацией нового проекта в системе, управление передается  Дереву проекта (рис. 1.1.3), которое содержит четыре раздела первого уровня, фактически – этапы решения задачи: Исходные данные, Расчет, Результаты и

Конструирование. Эти разделы содер­жат ссылки на разделы второго уровня, которые детализируют выполняемые операции, например, Расчетная схема, Линейный расчет или Печать таблиц. Разделы Расчетная схема и Специаль­ные исходные данные включают подразделы с  перечнем исходных данных.



Рис. 1.1.3. Дерево проекта

Дерево проекта отобра­жает состояние проекта, т.е. наличие или отсутствие в проекте соответствующего вида данных, а также доступность функций, например, расчета или анализа данных. Из Дерева проекта можно инициализировать любую функцию – ввод данных, расчет или графический анализ результатов. Для этого доста­точно установить курсор на наименование

соответству­ющей ветви Дерева проекта и нажать левую кнопку мыши. Кроме того, Дерево проекта иллюстрирует структуру комплекса.

 

Раздел Управление инструментальной панели препроцессора

Работу по созданию нового проекта начнем с формирования расчетной схемы. Для этого установим курсор на раздел Расчетная схема Дерева и нажмем левую кнопку мыши. Управление будет передано графическому препроцес­сору, с помощью функций которого и выполняется синтез расчетной схемы. Инструментальная панель препроцессора содержит различные функции создания геометрии схемы, назначения граничных условий, нагрузок и др. После старта препро­цес­сора в инструментальной панели активен раздел Управление



инструментальной панели препроцессора (рис. 1.1.4).

Рис. 1.1.4. Раздел Управление инструментальной панели препроцессора

В этом разделе расположены четыре кнопки, дубли­ру­ющие одноименные операции меню Проект, а также допол­ни­тельные кнопки:

 Печать

– обеспечивает вывод на принтер установленного на экране изображения схемы;

 Выход в Дерево проекта – после нажатия на эту кнопку пре­­про­­цессор закрывается и управление передается Дереву проекта;

 Исключение из проекта удаленных узлов и элементов ? используется в тех случаях, когда  работа по созда­нию схемы закончена и нет необходимости сохранять инфор­ма­цию об удаленных узлах и элементах. После активи­зации этой функции все удаленные объекты из схемы исклю­ча­ются, а остав­шиеся получают новые номера (Упаковка данных).

 Показать/скрыть фильтры – с помощью этой кнопки мож­­но убрать или вернуть на экран панель с фильтрами.

 Показать/скрыть панель управления визуализацией – с помощью этой кнопки панель можно убрать с экрана или вернуть на экран.

 Сохранение образа экрана – после активизации этой функции сохраненяется текущее отображение схемы в формате Windows метафайла (файл с расширением WMF). Полученное изображение можно поместить в отчет с результатами расчета.

 Сохранение фрагмента схемы – позволяет сохранить видимый на экране фрагмент расчетной схемы в виде самостоятельного проекта.

1.2 Синтез схемы, расчет и анализ результатов

Приводится “экспресс-описание” функций форми­ро­ва­ния расчетной схемы, выполнение расчета и анализ результатов. Выполнив шаг за шагом описанные ниже действия, мы создадим простейшую схему, не вдаваясь в подробности, связанные с ее модификацией, и используя при этом только стандартные возможности комплекса. Наша цель – освоить принципы управления.

                Операции синтеза расчетной схемы и анализа резуль­татов расчета реализованы в единой графической среде. Расположение элементов управления и собственно управле­ние комплексом в окнах этих режимов одинаково. Отличается только набор функций.



 

Ввод параметров расчетной схемы

Установим курсор на закладке Схема и нажмем левую кнопку мыши.  В поле инструментальной панели находятся кнопки создания различного вида расчетных схем. Нажмем на первую из них – Генерация прототипа

рамы.

  кнопка Генерация прототипа рамы.

                На экран выводится диалоговое окно выбора конфигурации рамы (рис.1.2.1).

Рис.1.2.1. Диалоговое окно

Выбор конфигурации рамы

Для назначения прототипа рамы достаточно указать курсором на пиктограмму с изображением прототипа (или на кнопку справа от него) и нажать левую кнопку мыши.

В начальном состоянии активна кнопка выбора много­этаж­ной многопролетной рамы. Подтвердим выбор нажатием кнопки ОК.

В появившемся диалоговом окне Задание параметров регулярной рамы (рис. 1.2.2) выполняется ввод геометрических размеров рамы, назначаются жесткости элементов и наклады­ваются связи в узлах. Для ввода размеров используются две таб­лицы:  левая – для описания пролетов и правая  – для описания этажей.

Рис.1.2.2. Диалоговое окно

Задание параметров регулярной рамы

В качестве учебной схемы используем пример, приведенный на рис. 1.2.3. Введем в таблицу описания пролетов три пролета по 6 м, а в таблицу описания этажей – двенадцать этажей по 4 м и один этаж высотой 2.8 м (рис.1.2.3).

После ввода геометрических параметров рамы можно задать связи в узлах (закрепить схему), описать жесткостные характеристики элементов, а также установить тип конечных элементов. Для задания связей воспользуемся набором кнопок, установленных в правой части диалогового окна. Активизируем кнопки X, Z и Uz, что означает назначение связей по соответствующим направлениям. Для ввода жесткостных харак­те­ристик колонн и ригелей служат кнопки Колонны и Ригели, а для назначения типов элементов –  кнопка Назначение типа КЭ.



Рис. 1.2.3. Расчетная схема

 

Работа с таблицами

Для ввода табличной информации в диалоговых окнах используются универсальные таблицы. При вводе числовых данных в таблицы необходимо соблюдать следующие правила:

  • разделителем дробной и целой частей числа является точка;




  • при вводе чисел с плавающей запятой можно пользоваться экспо­ненциальной формой представления, например, 3е-5;


  • после завершения ввода числа следует нажать клавишу Enter, после чего поле ввода перейдет к следующей ячейке таблицы;


  • в тех случаях, когда в диалоговом окне для ввода используются две таблицы (рис. 1.2.2), переход к следующей таблице осуществляется нажатием клавиши табуляции – Tab;


  • введенную в таблицу информацию можно сохранить в сис­тем­ном буфере (clipboard), для этого следует выделить стро­ки с сохраняемой информацией и нажать клавиши Ctrl+Ins;


  • информация в таблицу может быть перенесена из систем­ного буфера, для этого нужно выделить строки, в которые вводится информация, и нажать клавиши Shift+Ins;


  • для удаления или очистки нескольких строк (блока) или вставки новой строки следует:


    • Ä      установить курсор на номер первой строки блока, нажать левую кнопку мыши и, не отпуская, протянуть до нужной строки (строки блока будут отмечены);

    Ä      нажать правую кнопку мыши (курсор при этом должен находиться в поле таблицы) и вызвать меню;

    Ä      выбрать в меню необходимую операцию (Удалить блок, Очистить блок, Вставить строку);

    Ввод жесткостных характеристик элементов

    При задании параметров рамы предполагается, что введенные значения жесткостных характеристик колонн назначаются всем колоннам. Аналогично назначаются жесткости всем ригелям. Для ввода жесткостных характеристик колонн нажмем на кнопку Колонны и выполним операции назначения в появившемся много­страничном диалоговом окне Жесткости стержневых элементов (рис. 1.2.4).

           Рис. 1.2.4. Диалоговое окно

    Жесткости стержневых элементов

                    На первой странице этого окна (Выбор типа жесткости) следует активизировать опцию Параметрические сечения, т.е. жест­костные характеристики элементов будут вычисляться автома­тически в зависимости от формы и размеров заданного сечения. После этого укажем на закладку Параметрические сечения и зададим характеристики сечения колонн (рис. 1.2.5).





    Рис. 1.2.5. Страница

    Параметрические сечения

    Порядок работы следующий:

    Ä    из списка Материал выбрать марку бетона, например, В15;

    Ä    нажать на кнопку с изображением сечения колонны, в данном случае – прямоугольник;

    Ä    ввести размеры сечения в полях ввода;

    Ä    для контроля введенных данных нажать кнопку Контроль;

    Ä    если назначения корректны – нажать кнопку ОК (окно закрывается);

                    После выполнения последней операции управление вновь перейдет к диалоговому окну задания параметров рамы (рис. 1.2.2). Нажмем кнопку Ригели и выполним описанные выше действия для назначения жесткостных характеристик ригелей. Обратите внимание на рис. 1.2.3 – ригели в отличие от колонн имеют тавровое сечение.

    Назначение типов конечных элементов

    При генерации рамы для всех элементов автоматически устанавливается тип элемента, соот­ветствующий Типу схемы, назначенному при создании проекта. Для смены типа элемента нажмем кнопку Назначение типов конечных элементов и в появившемся диалоговом окне (рис. 1.2.6) выберем необхо­димый тип. В нашем случае – тип 2 (стержень плоской рамы).



    Рис. 1.2.6. Диалоговое окно

    Назначение типа элемента

    При назначении типа элемента обратите внимание на информацию, помещаемую слева от пиктограммы с изображе­нием элемента.

    После установки типа элемента нажмем кнопку ОК и вернемся в диалоговое окно Задание параметров регулярной рамы.

    Генерация схемы

    Так как все параметры рамы определены, то после нажатия кнопки ОК выполняется генерация расчетной схемы. Здесь следует отметить, что процесс генерации, т.е. запись всех данных о расчетной схеме в память, может занимать некоторое время (2-3 с) и нам следует подождать, пока созданная нами схема не появится на экране (рис.1.2.7).

     

    Рис. 1.2.7. Расчетная схема рамы

    После того, как схема создана, можно воспользоваться фильтрами управления отображением (см. рис. 1.1) и получить информацию о номерах узлов и элементов, типах жесткости и типах элементов. Для этого следует активизировать соответ­ствующие кнопки на панели фильтров, показанные ниже.



     – номера элементов

     – типы элементов

     – связи

     – номера узлов

     – типы жесткости

     – отображение узлов

    Если нажать все кнопки одновременно, информации на схеме может оказаться слишком много для зрительного анализа. Удобнее выводить информацию одного вида. При нажатии кнопки фильтров (она как бы “утапливается”) соответствующая ей информация выводится на экран. При повторном нажатии кнопка “отжимается” и информация скрывается.

    На рис. 1.2.7 приведена полученная расчетная схема с отображением на ней меток узлов, их номеров и мест установки связей.

    В результате проделанной работы сформирована расчетная схема, заданы связи в узлах, назначены типы конечных элементов и их жесткостные характеристики. Для того чтобы выполнить расчет, осталось задать нагрузки.

     

    Выбор элементов

    Операции назначения каких-либо параметров узлам или элементам (в данном случае – значений нагрузки) выполняются только для выбранных объектов. Выбрать – это значит указать курсором на объект и нажать левую кнопку мыши, после чего объект маркируется (отмечается) красным цветом.

    По умолчанию активным является курсор для выбора одного узла или элемента – перекрестье с мишенью. Для указа­ния элементов, к которым прикладывается нагрузка, можно воспользоваться им. Но в этом случае следует последо­вательно выбирать каждый элемент. Если параметры назнача­ются одновременно нескольким элементам, то удобнее воспользоваться одним из курсоров с рамкой – прямоугольной или полигональной. Переключение на курсор другого вида выполняется с помощью кнопок, расположенных в нижнем левом углу окна, или в диалоговом окне Выбор узлов и элементов (рис. 1.2.8).

    Это окно открывается нажатием правой кнопки мыши в рабочем поле. Кроме назначения вида курсора в этом окне можно установить и правила выбора элементов в зависимости от их положения в схеме (фильтры выбора).



    Рис. 1.2.8. Диалоговое окно

    Выбор узлов и элементов

                    Порядок действий следующий:

    Ä      нажать правую кнопку мыши при положении курсора в рабочем поле;



    Ä      с помощью кнопок группы Выбор стержней назначить ориентацию выбираемых стержневых элементов (например, расположенных вертикально);

    Ä      нажать кнопку с изображением курсора – прямоугольной рамки.

                    В результате окно закроется и на экране появится выбранный курсор. Так как была нажата кнопка Вертикальные элементы, то при охвате рамкой всей схемы выбраны будут только колонны. При активной кнопке Горизонтальные элементы выбираются только ригели. При использовании курсоров-рамок выбираются только те элементы, все узлы которых попали в рамку.

    При повторном указании на выбранный объект выбор отменяется.

    Задание нагрузок

    Функции задания нагрузок содержатся в разделе Загружения

    инструмен­тальной панели (рис. 1.2.9).


    Рис. 1.2.9. Раздел Загружения

    инструментальной панели препроцессора

    Режим задания нагрузок включает функции, обеспечивающие автоматическое формирование собственного веса конструкции, задание динамических и статических нагрузок различного вида на узлы и элементы схемы, сохранение назначенных нагрузок в виде схем загружений или групп нагрузок.

    Зададим нагрузки на учебную расчетную схему в виде двух загружений:

    Загружение 1 – описывает постоянную нагрузку на перекрытиях и покрытиях и собственный вес колонн, которые задаются как равномерно распределенная нагрузка на ригели – 4.36 т/м, и равномерно распределенная нагрузка на колонны – 0.66 т/м. Нагрузки задаются по направлению оси Z общей системы координат;

    Загружение 2 – описывает временную с пониженным нормативным значением нагрузку. Задается аналогично загружению 1, но с другими значениями нагрузок – соответственно 3.57 и 0.54 т/м.

    Для задания этих нагрузок воспользуемся следующими кнопками инструментальной панели:

      ввод нагрузок на стержневые элементы;

      очистка текущего загружения или группы;



      запись загружения.

    Для ввода нагрузок необходимо выполнить следующие операции:

    Ä    нажать кнопку задания нагрузок на стержневые элементы
     и задать в открывшемся диалоговом окне (рис. 1.2.10) вид, направление и значение первой нагрузки;

    Ä    нажать кнопку ОК в диалоговом окне;

    Ä    выбрать на схеме элементы, которым назначается нагрузка;

    Ä    нажать кнопку
     в инструментальной панели режима Загружения;

    Ä    повторить описанные выше действия для второго вида нагрузки первого загружения.

    Рис. 1.2.10. Диалоговое окно

    Задание местных нагрузок на стержневые элементы

                   

    Если активизировать фильтр отображения распреде­лен­ных нагрузок
    , то введенные нагрузки будут показаны на расчетной схеме. При включенном фильтре визуализации значений нагрузки
     рядом с нагрузкой будет показано ее значение.

    Фрагмент расчетной схемы с отображением заданных нагрузок показан на рис. 1.2.11.

    Рис. 1.2.11. Отображение нагрузок на фрагменте расчетной схемы

                    Для записи загружения надо нажать кнопку
     в инструментальной панели. В диалоговом окне Сохранить загружение ввести имя загружения и нажать кнопку ОК. Ввод имени не является обязательным, но эта информация позволяет лучше ориентироваться при анализе исходных данных и результатов расчета. Номер загружению будет присваивается автоматически (с согласия пользователя), о чем сообщается в специальном окне.

    Перед тем, как ввести следующее загружение, восполь­зуйтесь операцией
     – очистка текущего загружения. При ее выполнении происходит очистка схемы от нагрузок текущего загружения. После этого можно готовить новое загружение. Если при записи загружения ему присвоить номер ранее созданного, то оно будет записано вместо него.

    Для завершения ввода текущего загружения его необходимо сохранить
     (записать в проект).

    В противном случае загружение не будет учтено при выполнении расчета.




     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    Математика подобно жернову перемалывает

      лишь то, что под него засыпают

    Т. Г. Гексли

    Расчет

    Введенных данных достаточно, чтобы выполнить расчет учебной схемы. Для этого нам необходимо вернуться в Дерево проекта. Активизируем закладку Управление в инструментальной панели и нажмем кнопку
     Выйти в экран управления проектом (Дерево проекта).

                    В группе функций Расчет установим курсор в позицию Линейный и нажмем левую

    кнопку мыши. Если позиция Линейный имеет вид
     (“выполнение невозможно”), то расчет недоступен (рис. 1.2.12). Причиной этого, как правило, является полное или частичное отсутствие обязательных исходных данных. К ним относятся: нагрузки, жесткостные характеристики и, конечно, описание геометрии расчетной схемы. В тех случаях, когда данные отсутствуют или заданы не для всех элементов схемы (последнее касается жесткостей), пиктограмма соответствующей ветви Дерева проекта в разделе Расчетная схема содержит вопросительный знак 
    . Если функция недоступна (например, назначение комбинаций загружений до ввода самих загружений), то ее пиктограмма в Дереве проекта включает знак “выполнение невозможно” –
     . Все доступные на текущем шаге работы функции помечаются пиктограммой “действие доступно” –
     .



    Рис. 1.2.12. Фрагмент Дерева проекта

    Рекомендуем перед выполнением расчета “пройтись” по Дереву проекта и убедиться в том, что все исходные данные, которые необходимо задать для расчета, действительно введены и попали в проект. В противном случае нужно вернуться к соответствующей функции подготовки данных и ввести недостающую информацию. 

    Так как нами создана новая схема, то перед выполнением расчета автоматически выполняется операция сохранения проекта.

    Не будем подробно останавливаться на функциях управления расчетом (они рассматриваются в главе 6). Дождемся сообщения о том, что процессор (рис. 1.2.13) завершил расчет и перейдем к анализу результатов.



    Рис. 1.2.13. Окно Процессора

     

     

     

     

     

     



     

    Графический анализ результатов расчета

    После завершения расчета и указания на кнопку Выход в окне процессора управление передается Дереву проекта. Если расчет завершился успешно, а мы надеемся на такой результат, так как неоднократно считали учебную задачу, то следующим шагом будет графический анализ полученного решения. Установим курсор в позицию Графический анализ

    раздела Результаты дерева проектов и нажмем левую кнопку мыши. При этом активизи­руется окно постпроцессора (рис. 1.2.14), инструментальная панель которо­го содержит различные  функции отображения результатов расчета.



    Рис.1.2.14. Окно SCAD в режиме графического анализа результатов

     

    Анализ перемещений

    Анализ перемещений выполняется с помощью функций раздела Деформации

    (рис. 1.2.15). Для этого необходимо выполнить следующие операции:

    Ä    активизировать режим анализа перемещений (закладка Деформации);

    Ä    выбрать в списке загружение;

    Ä    выбрать направление перемещения;

    нажать одну из кнопок функций отображения результатов.


    Рис. 1.2.15. Инструментальная панель режима анализа перемещений (Деформации)

    Набор функций отображения позволяет получить различные формы представления результатов расчета  перемещений. Каждой форме соответствует кнопка в инструментальной панели. При анализе перемещений от статических загружений в стержневых конструкциях можно воспользоваться кнопками:

      – вывод деформированной схемы на фоне исходной;

      – вывод деформированной схемы;

      – вывод значений перемещений в узлах;

      – цветовая индикация значений перемещений в узлах;

      – восстановление исходного отображения схемы.

    Анализ усилий

    Вы, наверное, уже обратили внимание, что независимо от режима в комплексе сохраняется преемственность функций управления. Поэтому не будем подробно останавливаться на анализе результатов расчета усилий, а только рассмотрим инструментальную панель раздела Эпюры усилий (рис. 1.2.16).


    Рис. 1.2.16. Инструментальная панель режима анализа усилий

    В этом режиме для анализа усилий используются кнопки:

      – вывод эпюр;

     – цветовая индикация максимальных положительных значений заданного фактора;

     – цветовая индикация максимальных отрицательных значений заданного фактора.

    Печать результатов

    В комплексе реализованы различные функции текстового представления результатов. В простейшем случае вывод информации на печать может выполняться в форматах редактора WordPad, который поставляется вместе с Windows 95. Для того, чтобы распечатать результаты расчета, следует перейти в Дерево

    и активизировать позицию Печать таблиц раздела Результаты. В диалоговом окне Оформление результатов расчета (рис. 1.2.17) выбираем раздел, например, Перемещения и активизируем его. Здесь следует обращать внимание на у

    словные обозначения, стоящие рядом с наименованием раздела. Знаком “минус” отмечаются разделы, по которым результаты отсутствуют, значок в виде компьютера показывает, что в результате расчета получена информация по данному разделу, а значок в виде принтера показывает, что формирование таблиц результатов выполнено, их можно просмотреть и распечатать.

    Рис. 1.2.17. Диалоговое окно

    Оформление результатов расчета

    Если вам необходимо распечатать часть результатов, например, перемещения только для указанных узлов, то первой следует нажать кнопку Параметры вывода и выполнить настройку на нужные параметры.

    С помощью кнопки Формирование документа выполняются операции формирования таблиц. Эту кнопку нажимаем второй.

    После того, как рядом с выбранным разделом результатов появится значок “принтер”, можно нажимать на кнопку Просмотр результатов, вызывая тем самым редактор WordPad с таблицами результатов (рис.1.2.18). Чтобы редактор вызывался автоматически, необходимо выполнить назначение его вида и пути в разделе Настройка графической среды меню Опции.

    Следует отметить, что существенным фактором, влияющим на представление результатов в таблицах, является выбор шрифта (Font). Удобочитаемость таблиц обеспечивают шрифты Courier  (Cyrillic) или Courier New (Cyrillic), в которых все буквы и цифры имеют одинаковую ширину (так называемый непропорциональный шрифт).





    Рис. 1.2.18. Представление таблицы результатов в редакторе WordPad

    Черная королева покачала головой:

    Вы, конечно, можете  называть это чушью,но

     я- то встречала такую чушь, что в сравнении

      с ней  эта  кажется толковым словарем.

    Л. Кэрролл “Алиса в стране чудес”

    РЕЗЮМЕ

    В главе SCAD для “ЧАЙНИКОВ” мы прошли путь от начала формирования расчетной схемы до вывода результатов расчета. Конечно, это был самый короткий из всех возможных маршрутов и большинство функций осталось вне нашего внимания. Но мы надеемся, что цель достигнута ? и общие принципы работы с комплексом теперь понятны.

    Активизация любых функций комплекса вполняется из Дерева проекта. При подготовке исходных данных большинство операций выполняется в такой последо­вательности:

    Ä    указанием на закладку установить необходимый раздел в инструментальной панели;

    Ä    нажать на кнопку с пиктограммой выполняемой операции;

    Ä    если для выполнения операции требуется дополни­тельная информация, надо заполнить данные в открывшемся диалоговом окне;

    Ä    выбрать нужные узлы или элементы;

    Ä    нажать кнопку ОК в разделе Инструментальная панель, соответствующем выбранной операции.

    Для мгновенного отображения результатов работы можно включить соответствующий фильтр. Это позволяет контро­лировать процесс ввода и оперативно вносить изменения в выпол­няемые действия.

                    При графическом анализе результатов рекомендуется действовать в такой последовательности:

    Ä      указанием мыши на закладку установить раздел инструментальной панели с интересующей инфор­мацией (Деформации, Эпюры усилий, Поля напряжений);

    Ä      выбрать нужное загружение;

    Ä      выбрать вид анализируемого фактора (направ­ление перемещений или вид силового фактора) и форму графического представления резуль­татов (деформированная схема, эпюры, изополя и т.п.).



                    Пришло время более подробно рассмотреть все многообразие реализованных в комплексе возможностей.

    2. Создание расчетной схемы

    Ознакомимся теперь с созданием расчетных схем различного вида конструкций, реализованных как параметрические прототипы, рассмотрим возможности их модификации, а также остановимся на вопросах сборки сложных расчетных схем из подготовленных фрагментов.

    Большинство операций формирования этих схем сосредо­точено в разделе Схема инструментальной панели (рис. 2.1).



    Рис. 2.1. Раздел Схема инструментальной панели препроцессора

    В этом разделе можно выполнить:

     – рамные конструкции;

     – схемы продольного каркаса;

     – плоские шарнирно-стержневые системы;

     – плоская ортогональная сетка конечных элементов;

     – балочные ростверки;

     – типовые поверхности вращения;

     – поверхности вращения, заданные аналитически;

     – оболочки, заданные аналитически;

     – создание координационной сетки;

     – геометрические преобразования;

     – копирование схемы;

     – копирование фрагмента схемы;

     – удаление схемы;

     – сборку схемы из нескольких схем;

     – триангуляцию плоской области.

    2.1 Расчетные схемы стержневых конструкций

    В комплексе реализованы различные способы создания расчетных схем стержневых конструкций, в том числе: путем последовательного ввода узлов и элементов; генерации схемы по параметрическим прототипам конструкций (рамы, фермы, поверхности вращения и аналитически заданные поверхности, балочные ростверки); ввода схемы, описанной в текстовом формате на входном языке.

    Пространственные многопролетные многоэтажные рамы



            В разделе 1.2 была сформирована расчетная схема плоской многопролетной многоэтажной рамы. Сейчас рассмот­рим формирование пространственных стержневых систем. В основе этой операции лежит принцип дублирования расположенной в плоскости XoZ правой декартово системы координат XYZ поперечной конструкции плоской рамы (поперечника) с заданным шагом в направлении оси Y. При этом продольные конструкции образу­ются путем порождения стержней в направлении оси Y из каждого узла поперечной конструкции. В простейшем случае, если принять, что в качестве прототипа использована сформированная нами ранее рама, то после 5-кратного дубли­ро­вания ее с шагом 6 м формируется схема, изображенная на рис. 2.1.1.



    Рис. 2.1.1. Расчетная схема, полученная путем

     5-кратного дублирования рамы в направлении оси Y.

    Для выполнения этой операции в разделе Схема предусмотрена специальная кнопка
    , при нажатии которой открывается диалоговое окно Схема продольного каркаса (рис. 2.1.2). В этом окне вводится шаг дублирования и количество повторений (шаг может быть переменным), а также назначаются жесткостные характеристики введенных в направлении оси Y стержней (кнопка Ригели). Для выполне­ния последней операции используется уже знакомое из пред­ы­ду­­щего раздела окно Жесткости стержневых элементов.

    После задания данных в окне Схема продольного каркаса и нажатия кнопки ОК выполняется генерация расчетной схемы (рис. 2.1.1).

    Обратите внимание, что операция дублирования выполняется только для стержневых конструкций, поперечное сечение которых сформировано с помощью параметрического прототипа. Для дублирования произвольных стержневых систем используются специальные функции, которые будут рассматриваться ниже.

    Конечно, в реальном проектировании подобные регулярные конструкции встречаются редко. Для того чтобы учесть фактическую нерегулярность и модифицировать расчетную схему в комплексе, предусмотрены операции  по удалению, дополнению и переносу узлов и элементов, назначению абсолютно жестких вставок, изменению ориентации местных осей элементов и т.п. Позже мы познакомимся с ними. А сейчас продолжим рассмотрение средств создания расчетной схемы на примере одноэтажной многопролетной рамы.

    Рис. 2.1.2. Диалоговое окно

    Схема продольного каркаса


    Рис. 2.1.3. Диалоговое окно Одноэтажная рама



    Пространственные одноэтажные рамы

    Вернемся к разделу Схема инструментальной панели и после нажатия кнопки Генерация прототипа рамы  выберем в диалоговом окне Выбор конфигурации рамы (см. рис. 1.2.1) тип, изображенный слева. В диалоговом окне Одноэтажная рама (рис. 2.1.3) зададим параметры расчетной схемы. Обратите внимание, что для этого класса конструкций наряду с вводом уже знакомых нам жесткостных характеристик элементов схемы и связей предусмотрена возможность задания таких данных, как уклоны ригелей, высотное и плановое положение опор подкрановых балок.



    Зададим эти характеристики и сгенерируем схему, изображенную на рис. 2.1.4.

    Для моделирования опирания подкрановых балок на крайних колоннах в расчетной схеме предусматривается смещение осей подкрановой части колонны относительно надкрановой части с использованием жестких вставок. На средних колоннах вводятся промежуточные узлы и выбор  способа моделирования опирания подкрановых балок (введение консолей, приведение нагрузок к центральному узлу и т.п.) остается за пользователем. Для того чтобы отобразить на схеме жесткие вставки, воспользуемся кнопкой фильтров
    . Так как жесткие вставки вводятся по направлению местной оси Z1

    элемента, то при отключенной кнопке фильтра элементы, моделирующие надкрановую часть колонны, будут отображаться под углом.



    Рис. 2.1.4. Расчетная схема поперечной одноэтажной рамы

         Рис. 2.1.5. Диалоговое окно

    Схема продольного каркаса для одноэтажных рам

    Аналогично тому, как мы формировали пространственную схему многоэтажной конструкции, воспользуемся кнопкой 
      в разделе Схема и зададим параметры дублирования поперечника. Эти операции выпол­няются в диалоговом окне (рис. 2.1.5). Обра­ти­те внимание, что в этом случае задаются жесткостные характе­ристики для двух видов стержней, связывающих поперечные рамы, если не преду­сматривается моделирование подкрановых балок, или трех видов ? если подкрановые балки введены в модель. В первом случае стержни будут соединять верхние узлы колонн и точки перегиба балок покрытия, во втором ? добавятся стержни, соединяющие узлы на отметках подкра­новых балок.

    Полученная в результате схема показана на рис. 2.1.6.

    Рис. 2.1.6. Расчетная схема, полученная путем 4-кратного

    дублирования рамы (рис. 2.1.4) в направлении оси Y

    Формирование плоских шарнирно-стержневых систем

    Рис. 2.1.7. Диалоговое окно Конфигурация поясов фермы



     

     

                                                                                    Рис. 2.1.8. Диалоговое окно  Параметры фермы



           Для формирования расчетной схемы фермы можно воспользоваться имеющейся в комплексе библиотекой параметрических прототипов, как нам кажется, наиболее часто используемых ферм. Выбор прототипа фермы осуществляется по двум параметрам ? очертанию поясов и схеме решетки. После нажатия кнопки в разделе Схема открывается диалоговое окно Конфигурация поясов фермы (рис. 2.1.7), в котором выбирается прототип фермы по очертанию поясов.

    В этом окне следует активизировать опцию с наименованием нужного прототипа и нажать кнопку ОК. В результате откроется диалоговое окно Параметры фермы (рис. 2.1.8), где и производится окончательный выбор прототипа и задание его параметров. Если параметры фермы заданы корректно, то после нажатия кнопки ОК на экран будет выведена схема.

                    Обратите внимание, что при задании параметров фермы допускается два варианта определения панелей – указанием их количества или длины. В первом случае все панели будут иметь одинаковую длину, во втором, ? если длина фермы не кратна длине панели, крайние панели укорачиваются.

    В отличие от функции генерации расчетных схем по прототипам рамных конструкций при формировании шарнир­но-стержневых систем отсутствует операция назначения жесткостей элементам схемы. Это связано с разнообразием сечений эле­мен­тов в системах такого класса. Для задания жесткостей следует воспользоваться соответствующими функциями в разделе Назначение.

     

    Формирование расчетной схемы балочного ростверка

    Рис. 2.1.9. Генерация балочного ростверка



    Для формирования расчетной схемы балочного ростверка воспользуемся соответствующей функцией в разделе Схема. Аналогично другим прототипам стержневых конструкций исходные данные для этого вида схем задаются в “своем” диалоговом окне (Рис. 2.1.9). Не будем подробно останав­ливаться на правилах задания исходных данных, так как они не отличаются от ввода характеристик рам. Отметим только, что при формировании схемы балочного ростверка предусмотрена возможность создания схем двух конфигураций – открытой по контуру и замкнутой (Рис. 2.1.10 и 2.1.11, соответственно). Выбор конфигурации схемы выполняется с помощью соответ­ствующих кнопок, расположенных в правой части окна.





    Рис. 2.1.10. Пример открытого по контуру ростверка         Рис. 2.1.11. Пример замкнутого по контуру

                                                                                    ростверка

    Создание схемы, используемой в качестве подконструкции

                Рис. 2.1.12. Окно сообщений                              Рис. 2.1.13. Диалоговое
    окно Результат генерации схемы



     

    Если режим формирования расчетной схемы параметрической конструкции активизируется на фоне уже существующей схемы, то появляется окно сообщений (рис. 2.1.12), в котором предлагается выбрать вариант продолжения работы:

    • удалить текущую схему и создать новую (кнопка Да/Yes);


    • использовать новую схему в качестве дополняющей подсхемы (кнопка Нет/No).


      • В первом случае новая схема заменяет ранее сформированную. В случае выбора второго варианта после задания параметров расчетной схемы появляется диалоговое окно Результат генерации схемы (рис. 2.1.13). В этом окне предусмотрены опции Сохранить как схему и Вызвать режим сборки. Активизация первой опции обеспечивает сохранение новой схемы в виде самостоятельного проекта, имя которого вводится в соответствующем поле. Если выбрана вторая опция, то после подтверждения назначений кнопкой ОК

      автома­тически вызывается режим сборки, в котором новая схема выступает в качестве подконструкции (подсхемы) ранее созданной схемы. Обе опции можно использовать одновременно.

      Плоские стержневые системы

      Рассмотрим процесс формирования расчетных схем стержневых конструкций, образно говоря, с “нуля”. При этом не будут использованы применявшиеся в предыдущем разделе параметрические прототипы. Последовательно, шаг за шагом, сформируем расчетную схему, используя для этого функции ввода узлов и элементов.

      Активизируем закладку инструментальной панели Узлы и элементы, где две кнопки
       – Узлы и 
       – Элементы имеют еще незнакомое нам свойство. После нажатия одной из них в разделе раскрывается набор кнопок, управляющих работой с Узлами или Элементами. Так как ввести элементы, не привязывая их к узлам, невозможно, начнем с ввода узлов.



       

       

       

       

       

       

      Ввод узлов

      Рис. 2.1.14.  Диалоговое окно

      Ввод узлов

             Нажмем кнопку Узлы и выберем в установившемся наборе кнопок функцию Ввод узлов. В правом верхнем углу рабочего поля открывается диалоговое окно Ввод узлов (рис. 2.1.14).

      С помощью функций этого окна можно ввести один узел или группу узлов, расположенных на одинаковом расстоянии один от другого, т.е. с заданным шагом повторения. Для ввода одного узла достаточно задать его координаты в полях левой части окна и нажать кнопку Добавить. Если активен фильтр Узлы
       (в противном случае вводимые узлы не будут отображаться на экране), после каждого нажатия кнопки Добавить на экране будет появляться новый узел.

      Наличие повторителя позволяет вводить сразу группу узлов. Для ввода группы узлов следует:

      Ä      в полях ввода координат ввести координаты первого узла группы (X, Y, Z);

      Ä      активизировать режим Повторить;

      Ä      ввести количество повторений в поле N;

      Ä      в полях ввода приращений координат ввести значения шага повторения в одном или нескольких направлениях (dX, dY, dZ);

      Ä      нажать кнопку Добавить.

      Так как диалоговое окно занимает часть экрана, то в процессе ввода узлов рабочее поле экрана несколько умень­шается, что исключает попадание новых узлов под диалоговое окно. После завершения операций ввода следует нажать кнопку Закрыть. Диалоговое окно закроется и изображение будет вновь занимать все рабочее поле. Ограничений на коли­чество обращений к функции Ввод узлов нет. Если операцию надо повторить, следует опять нажать на кнопку Ввода узлов в инструментальной панели. После того, как все или часть узлов введены, можно приступить к вводу элементов.

      Ввод элементов

      Рис. 2.1.15.  Расчетная схема трехпролетной одноэтажной рамы

              Нажмите кнопку Элементы и тем самым раскройте набор кнопок, управляющих работой с элементами. Для ввода стержневых элементов используется кнопка Ввод стержней. Активизируйте эту кнопку и установите курсор с мишенью на первый узел вводимого элемента. Нажмите левую кнопку мыши и протяните “резиновую нить” до второго узла. Вторичным нажатием левой кнопки в области второго узла зафиксируйте ввод элемента. Последовательно повторяя описанные выше действия, введите другие элементы.



      Если в процессе ввода возникнет проблема точного указания курсором на узел, то прицел курсора можно “загрубить”. Для этого, нажав на правую кнопку мыши, вызовите окно Выбор узлов и элементов (см. рис. 1.2.8) и в группе кнопок установки точности назначьте новое значение, отличное от нуля (см. раздел Выбор узлов и элементов в главе 3).

                     Сейчас, основываясь на полученной информации, попробуем создать простую расчетную схему из стержневых элементов, например, трехпролетную одноэтажную раму, изображенную на рис. 2.1.15.

      В приведенной ниже таблице иллюстрируется порядок выполнения операций в диалоговом окне Ввод узлов (см. рис. 2.1.14), который был использован при формировании этой схемы.

      X

      		 Y

      		 Z

      		 Признак

      		 dX

      		 dY

      		 dZ

      		 N

      		 Действие
      0.0

      		 0.0

      		 0.0

      		 Повторить

      		 24.0

      		 0

      		 0

      		 3

      		 Добавить
      0.0

      		 0.0

      		 12.2

      		 Повторить

      		 24.0

      		 0

      		 0

      		 3

      		 Добавить
      24.0

      		 0.0

      		 15.2

      		 –

      		 Добавить
      48.0

      		 0.0

      		 15.2

      		 –

      		 Добавить
      После задания узлов можно перейти к вводу элементов. При вводе вертикальных стержневых элементов желательно придерживаться такого порядка отметки узлов, при котором первым назначается нижний узел. В этом случае местная ось элементов Х1

      будет направлена вверх.

      Вы, наверное, обратили внимание, что при формировании схемы использовались только две из множества функций раздела Узлы и Элементы. Здесь не ставилась цель изучения этих функций. Им будет уделено особое внимание, так как с их помощью можно сформировать и модифицировать схемы самых сложных конструкций.

      2.2 Расчетные схемы конструкций из пластинчатых элементов

      В настоящем разделе рассмотрены функции формирования расчетных схем из плоскостных конечных элементов. К ним относятся формирование прямоугольной и треугольной сеток конечных элементов на плоскости.

      Формирование прямоугольной сетки конечных элементов на плоскости

      Рис. 2.2.1. Диалоговое окно

      Генерация пластинчатой схемы

             С помощью этой функции может быть создана прямоугольная сетка с переменным или постоянным шагом, расположенная в плоскости XoY или XoZ. Назначение параметров сетки выполняется в диалоговом окне, изображенном на рис. 2.2.1.



      Тип схемы и ее положение в пространстве назначаются с помощью кнопок, установленных в верхней части окна. При правильном выборе типа схемы конечным элементам автоматически будет назначен тип и его не придется изменять в процессе работы со схемой. Плитам по умолчанию назначается тип 11, балкам–стенкам – 21, оболочкам  – 41. Если для конкретной конструкции предпочтительным является другой тип элемента, то он может быть назначен с помощью кнопки Тип элемента в диалоговом окне Назначение типа элемента (см. рис. 1.2.6). Для генерации схемы введем в таблицу параметры разбивки по двум направлениям, а также жесткостные характеристики элементов (кнопка Жесткость). Работа с диалоговым окном назначения жесткостей пластинчатым элементам описывается в разделе 4.1.

      В качестве примера рассмотрим генерацию плиты,  10*5 м с шагом сетки 1м по обоим направлениям. Для этого зададим шаг 1м по направлению Х, количество шагов – 10, а также шаг 1м по направлению Y, количество шагов – 5. После нажатия кнопки ОК будет сформирована схема, показанная на рис. 2.2.2.

                     


      Рис. 2.2.2. Прямоугольная плита с постоянным шагом сетки конечных элементов

      При формировании сетки с разным шагом вводятся величины шагов и количество повторений по каждому направлению. Если в предыдущем примере изменить величину шага в направлении Х на 0.5 м, получим схему, изображенную на рис. 2.2.3.



      Рис. 2.2.3. Схема плиты с разным шагом сетки вдоль осей Х и Y

      И, наконец, рассмотрим случай, когда вдоль осей задан переменный шаг сетки (рис. 2.2.4). В качестве примера зададим следующие параметры разбивки:

      Шаг вдоль оси Х

      		 Количество шагов

      		 Шаг вдоль оси Y

      		 Количество шагов
      0.5

      		 6

      		 0.25

      		 8
      0.25

      		 8

      		 0.5

      		 6
      1

      		 5

      		  
      При назначении разного шага сетки следует помнить, что наиболее качественное решение будет получено при соотно­шении сторон четырехузловых конечных элементов близким к 1. Не рекомендуется назначать соотношение более 1/5. Идеальным в этом смысле является квадрат.



      Рис. 2.2.4. Схема плиты с переменным шагом сетки вдоль осей Х и Y

      Формирование треугольной сетки конечных элементов на плоскости

      Автоматическая триангуляция замкнутой области произвольной формы на плоскости является одним из наиболее универсальных средств формирования сеток конечных элементов. В комплексе предусмотрена возможность использовать триангуляцию как для создания новой схемы, так и для триангуляция фрагмента уже готовой схемы. Рассмотрим случай создания новой схемы.

      Перед тем, как выполнить триангуляцию, необходимо ввести узлы, через которые проходит контур, ограничивающий область триангуляции и, если это необходимо, внутренние контуры, в которых триангуляция не выполняется, например, отверстий. Для выполнения этой операции воспользуемся кнопкой Ввод узлов –
       и зададим узлы внешнего контура со следующими координатами:

      № узла

      		X

      		 Y

      		 Z
      1

      		 0.0

      		 0.0

      		 0.0
      2

      		 20.0

      		 0.0

      		 0.0
      3

      		 20.0

      		 12.0

      		 0.0
      4

      		 32.0

      		 12.0

      		 0.0
      5

      		 32.0

      		 24.0

      		 0.0
      6

      		 0.0

      		 24.0

      		 0.0
      Аналогично введем узлы внутренних контуров:
      7

      		 3.0

      		 3.0

      		 0.0
      8

      		 12.0

      		 3.0

      		 0.0
      9

      		 12.0

      		 9.0

      		 0.0
      10

      		 3.0

      		 9.0

      		 0.0
      11

      		 15.0

      		 12.0

      		 0.0
      12

      		 17.0

      		 12.0

      		 0.0
      13

      		 17.0

      		 15.0

      		 0.0
      14

      		 28.0

      		 15.0

      		 0.0
      15

      		 28.0

      		 19.0

      		 0.0
      16

      		 15.0

      		 19.0

      		 0.0
      Положение и номера введенных узлов показаны на рис. 2.2.5. После ввода узлов активизируем в разделе Схема

      функцию Формирование треугольной сетки конечных элементов на плоскости. В результате в инструментальной панели станут доступны кнопки управления режимом триангуляции,  изображенные на рис. 2.2.6.

      Для триангуляции заданной области необходимо выполнить следующую последовательность операций:

      Ä      нажать кнопку Задание контура
       и обвести “резиновой нитью” опорные узлы внешнего контура (под “опорными” понимаются узлы, лежащие в угловых точках контура);



      Ä      нажать кнопку Задание контура и обвести “ резиновой нитью” опорные узлы внутреннего контура;

      Ä      повторить предыдущую операцию для всех внутренних контуров (рис. 2.2.7);

      Ä      нажать кнопку Генерация сетки конечных элементов
       и установить в диалоговом окне параметры триангуляции (рис. 2.2.8);

      Ä      после выхода из диалогового окна нажатием кнопки ОК выполняется разбиение заданной области на треугольные конечные элементы (рис. 2.2.9).

      Остановимся подробнее на особенностях ввода контура:

      • при вводе участка контура можно не останавливаться на узлах, лежащих на прямой, соединяющей опорные узлы. Они будут введены в контур автоматически;


      • замыкание контура выполняется двойным щелчком мыши после ввода последнего узла или указанием на первый узел;


      • не допускается наличие совпадающих узлов как опорных, так и промежуточных (здесь и далее под совпадающими будем понимать узлы, имеющие одинаковые координаты);


      • не допускается попадания внутрь контура совпадающих узлов;


      • не допускается наличие внутри контура узлов, лежащих от контура на расстоянии менее 0.15 заданного шага триангуляции, так как это приведет к появлению вырожденных треугольников;


      • внутренние контуры не должны пересекать или касаться наружного контура и один другого;


      • не допускается наличие контуров, лежащих вне контура, ограничивающего область триангуляции;


      • введенный контур можно сохранить, нажав кнопку Сохранение контура
        . Если к моменту сохранения задано несколько контуров, то все они сохраняются под одним именем. Как правило, удобнее сохранять каждый контур отдельно. Для этого после ввода и сохранения контура следует нажать кнопку Отказ и только после этого вводить новый контур. Перед выполнением триангуляции необходимо нажатием кнопки Отказ

        очистить схему от всех контуров, затем последовательно вызвать контуры из списка, расположенного справа от кнопки сохранения, и активизировать операцию Генерация сетки конечных элементов
        .




        • Рис. 2.2.5. Узлы, ограничивающие внешний и внутренние контуры области триангуляции



        Рис. 2.2.6. Кнопки управления режимом триангуляции

        Рис. 2.2.7. Назначение контуров





        Рис. 2.2.8. Диалоговое окно

        Автоматическая триангуляция

        Перед выполнением триангуляции в окне Автома­тическая триангуляция (см. рис. 2.2.8) нужно выбрать метод триангуляции. Здесь также можно задать жесткостные характе­ристики конечных элементов (для этого используется кнопка Жесткости).

        В соответствии с выбранным методом триангуляция может быть выполнена:

        • только на заданных узлах,


        • с разбивкой области триангуляции с заданным шагом вдоль координатных осей, но без ввода дополнительных узлов на участках контура,


          • с разбивкой и контура и области триангуляции в соответ­ствии с заданным шагом

          Если в диалоговом окне Автоматическая триангу­ляция установлен признак объединения трехузловых элементов в четырехузловые, то в процессе формирования схемы такое объединение будет выполнено для всех допустимых пар треугольников.

                          Схема, созданная в результате триангуляции, фактически является самостоятельной подсхемой, и после завершения триангуляции ее нужно “установить на место”, т.е. присоединить к узлам, на которых выполнялась триангуляция (кнопка
           – Установка сформи­ро­ванной схемы по месту).

          Если подсхему предполагается присоединять к другим фрагментам схемы, ее можно сохранить и как самостоятельную схему, воспользовавшись для этого кнопкой
           Запись результатов триангуляции. При этом схема должна быть записана под новым именем, отличным от имени основной схемы.

                          В отличие от создания новой схемы, триангуляция области, принадлежащей уже существующей расчетной схеме, выполняется путем задания контура непосредственно на исходной схеме или ее фрагменте. После завершения триангуляции полученная схема может быть сохранена как самостоятельная схема (кнопка Запись результатов триангуляции), установлена по месту в схему (кнопка Установка сформированной схемы по месту) или выполнены обе эти операции.



          Окончательная фиксация результатов триангуляции выполняется только после выхода из режима триангуляции (отжата кнопка Формирование треугольной  сетки конечных элементов на плоскости). В этом случае на экран выводится результирующая расчетная схема. В течение одного “сеанса” мож­но выполнить триангуляцию только одной области, затем закрыть режим триангуляции. Для триангуляции другой области следует снова активизировать режим триангуляции.



           

          Рис. 2.2.9. Расчетная схема, полученная в результате выполнения триангуляции

           

                           Некоторые "тонкости"

           Если в результате триангуляции создана новая схема, то ее присоединение к основной схеме выполняется в режиме Сборка (см. раздел 2.6).

          • Если в область триангуляции попали стержневые элементы, включая контурные, то их следует предварительно разбить на ряд элементов по длине в соответствии с предполагаемым шагом триангуляции;


            • перед выполнением триангуляции выполняется порождение узлов вдоль стержневых элементов, находящихся в области триангуляции и на контуре. Эти узлы учитываются при выполнении триангуляции, что исключает пересечение стержня пластинами. Однако, автоматическое дробление

            • стержней на ряд элементов не выполняется. Эту операцию можно выполнить после триангуляции, воспользовавшись функцией Добавление стержней с учетом промежу­точных узлов в разделе Узлы и Элементы, после чего удалить ранее заданные стержни;


            • все узлы, попавшие в область триангуляции и не принадлежащие области внутренних контуров, будут учтены при формировании сетки;


            • триангуляция не выполняется если в области триангуляции есть совпадающие узлы или стержневые элементы, у которых один из узлов лежит вне этой области;


              • если по какой-либо причине необходимо повторить ввод контура, то перед этим надо обязательно нажать на кнопку 
               – Отказ, в противном случае будет выдано сообщение об ошибке.

              2.3 Поверхности вращения

              Рис. 2.3.1. Диалоговое окно

              Создание поверхности вращения

              Здесь рассмотрены операции создания расчетных схем или их фрагментов, моделируемых с помощью стандартных поверхностей вращения. В комплексе преду­смотрена возможность создания схем в виде цилиндра, конуса, сферы и тора. При этом термин “поверхности” может показать­ся не совсем точным, так как схемы можно создавать и из стержневых элементов, узлы которых лежат на этой поверхности.



              Рассмотрим диалоговое окно Создание поверхности вращения, в котором назначается вид поверхности и задаются ее  характеристики (рис. 2.3.1). Характеристики схемы содержат: вид элементов (стержни, пластины), форму сетки элементов (для стержневых элементов – решетки), размеры и другие данные, необходимые для генерации поверхности.

                              В процессе задания параметров схемы могут быть назначены типы элементов и их жесткости. По умолчанию для стержней принят тип 5, а для пластин – 42 (треугольники) или 44 (четырехугольники).

              Ниже приведены правила подготовки исход­ных данных при формировании различных схем поверх­ностей вращения.

              Порядок выполнения операций назначения характеристик поверхности вращения:

              Ä      выбрать вид поверхности;

              Ä      выбрать вид элементов схемы;

              Ä      назначить тип разбивки;

              Ä      ввести геометрические характеристики;

              Ä      назначить жесткостные характеристики элементов (этот шаг целесообразно выполнять, если все или большинство элементов имеют одинаковые характеристики);

              Ä      нажать кнопку ОК.

              Ввычисление  радиуса по хорде



              Рис. 2.3.2. Диалоговое окно Вычисление радиуса по хорде

              В тех случаях, когда при описании цилиндра, конуса или сферы  задание длины грани (хорды) предпочтительнее, чем задание радиуса поверхности, можно воспользоваться операцией вычисления радиуса, как функции от количества граней и длины хорды. В этом случае необходимо задать коли­чество граней (nR - количество элементов в основании цилинд­ра или конуса, а для сферы - по экватору) и нажать кнопку вызова диалогового окна Вычисление радиуса по хорде (рис. 2.3.2), расположенную слева от поля ввода радиуса.

              В этом окне следует ввести длину хорды и нажать кнопку Вычислить. После нажатия кнопки Применить

              окно закрывается, а результат автоматически переносится в соответствующее поле ввода окна Создание поверхности вращения.


              Содержание раздела