Статья посвящена методике построения конечно-элементной модели для получения максимально точной картины напряжения в программно-вычислительных комплексах использующих метод МКЭ.
Ключевые слова:метод МКЭ, напряжения, деревянные конструкции.
Использование вычислительных программных комплексов играют первостепенную роль в развитии методик расчёта [1], а так же экономической эффективности проектирования [2]. Однако при их использовании могут возникнуть ряд проблем, одной из такой проблемы можно считать построение максимально точной конечно-элементной модели. Особенно это актуально для деревянных конструкций, что было отмечено в работах [3], [4]. Ниже предлагает способ решения данной проблемы.
Схема была разбита вручную МКЭ в виде пластин. Для достижения лучшей картины напряжений разработана сетка конечных элементов с шагом 0.1 метр. Конструкции гнутого узла, ригеля и стойки разрабатывались отдельно друг от друга.
Анализ результатов расчетов при автоматическом построении схемы и ручном.
Как видно из рис.1 при ручной разбивке треугольных элементов не возникает (рис.1 а), а при автоматической разбивки (рис.1 б) возникают элементы не правильной формы, что приводит к искажению изополей напряжений в данном элементе.
Рис. 1. Построение сетки
Все внутренние напряжения в каждом пластинчатом конечном элементе были выровнены по направлению вдоль волокон древесины, что предоставляет реальную картину происходящих процессов в исследуемой раме.
Рис. 2. Схема выдачи внутренних напряжений
Рис. 3. Изополя напряжений
Таким образом, для дальнейшего исследования была разработана методика разбивки рамы на конечные элементы
Последовательность разбивки рамы на конечные элементы:
1. После построения узла, в зависимости от количества горизонтальных точек верха ригеля, на такое же разбивается нижняя.
2. С помощью функции «задание контура» обозначается контур через четыре точки, из них две ближайшие верхние и соответствующие им нижние.
3. Производится разбивка контура на пластины. Задается шаг разбивки 0.1 м. Действие повторяется несколько раз.
Таким образом, избегается перепад напряжений, появление нежелательных сопряжений и элементов других конфигураций. Улучшается эстетический вид.
Рис. 4. Последовательность моделирования стойки
Таким образом, использование приведенной выше методики может существенно повысить эффективность проектировщика при работе с программно вычислительными комплексами, что в свою очередь повлечёт за собой улучшения качества конечного продукта (проекта) и повысит безопасность проектируемых строительных конструкций на практике.
Литература:
1. Арискин М. В., Гуляев Д. В., Гарькин И. Н., Агеева И. Ю. Современные тенденции развития проектирования в строительстве [Текст] // Молодой учёный (№ 10(45) Октябрь 2012 г.) С.31–33.
2. Арискин М. В., Гуляев Д. В., Гарькин И. Н, Агеева И. Ю.. Экономическая эффективность проектирования в комплексе Аllplan по сравнению с существующими CAD-системами [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С. 32–35.
3. Арискин М. В., Д. В. Гуляев, И. Ю. Агеева, Гарькин И.Н Теоретические исследования напряженно-деформированного состояния элементов соединений на вклеенных шайбах [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 2. — С. 27–31.
4. Арискин М. В., Д. В. Гуляев, И. Ю. Агеева, Гарькин И.Н Применение многорядных соединений в деревянных конструкциях в практике строительства [Текст] // Молодой ученый. — 2013. — № 5. — С. 35–38.
