Ugięcie mostu kratowego
Wprowadzenie
Ćwiczenia polega na zaprojektowaniu prętowej konstrukcji kratowej z użyciem trójwymiarowych elementów skończonych T3. Elementy tego typu pracują wyłącznie na rozciąganie lub ściskanie. Posiadają 6 stopni swobody (po trzy w każdym węźle). Każdy pręt kratownicy (między jej węzłami) traktujemy jako jeden element skończony. Siły w kratownicy możemy przykładać jedynie do jej węzłów. Ze względu na to że pręty przenoszą jedynie siły osiowe nie ma znaczenia kształt przekroju poprzecznego tych prętów. Znaczenie ma jedynie pole powierzchni.
Poniżej zamieszczone są najcześciej spotykanie przykłady skratowań przęsła mostu. Pręty kratownicy muszą tworzyć trójkąty aby konstrukcja nie była chwiejna.
Warunki brzegowe
• uwzględnienie ciężaru własnego konstrukcji poprzez zdefiniowanie gęstości materiału z którego wykonane są pręty oraz dodanie siły grawitacji w module "Load"
• uwzględnienie podpór mostu (zablokowanie przemieszczeniowych stopni swobody skrajnych czterech węzłów)
• dodanie obciążenia od samochodu ciężarowego w postaci czterech sił skupionych w środkowej części mostu przyłożonych do pasa dolnego kratownicy. Wartość sił wyliczyć przyjmując masę pojazdu równą 30t.
Analiza
• należy wybrać statyczną analizę
Siatka MES
Każdy pręt kratownicy stanowi jeden element skończony. Co dzieje sie w przypadku gdy od pręt zostanie podzielony na dwa lub więcej elementy skończone?
Cel
Celem projektu jest zaprojektowanie konstrukcji w taki sposób aby naprężenie w każdym pręcie było mniejsze od wartości wytrzymałości na rozciąganie stali, oraz aby maksymalne ugięcie w przęśle mostu było mniejsze niż $L/300$ gdzie $L$ to rozpiętość przęsła (długość mostu).
Tworzenie modelu w programie Abaqus (tworzenie geometrii i sekcji)
• W module Part klikamy Create Part, wybieramy Modeling Space - > 3D, Type->Deformable, Base Feture - > Wire, Approximate size -> 30. Rysujemy płaską kratownicę (przesło mostu) o rozpietości 30 m i maksymalnej wysokości 2m.
• W module Part klikamy Create Datum Plane: Offset From Principal Plane. Wybieramy w "Prompt Area" "XY Plane" i podajemy "Offset" równy 4m. Wartość ta będzie szerokością naszego mostu.
• W tym samym module klikamy Create Wire: Planar zaznaczamy uprzednio stworzoną płaszczyznę i przechodzimy do rysowania drugiej części most która wygląda tak samo jak pierwsza część.
• Obie części mostu łączmy klikając w Create Wire: Point to Point (należy przytrzymać lewy klawisz myszy aby ukazała nam sie ta opcja). Klikamy w znak plus i dodajemy kolejne pręty które będą tworzyć połączenie obu części.
• W module "Property" tworzymy nową sekcję "Category -> Beam", "Type->Truss". Podajemy pole przekroju poprzecznego dla prętów mostu.
• Aby pręty rysowane były jako cylindry a nie jako linie należy z menu wybrać "View->Part Display Option->General" i zaznaczyć "Render Beam profiles"
Modyfikacje zadania
• wpływ temperatury na deformację mostu (rozszerzalność termiczna)
• zmiana schematu statycznego (zmiana położenia podpór i sił)