Задание_2025

1.

Расчет на прочность и выбор рациональных параметров
рам ангара
Производственная практика, каф. РК-5, 2й курс, 2025 г.
H
B
B
H
Б
А
B
H
B
H
В
• Закрепление основ МКЭ,
разработка собственной
программы
Г
• Выбор оптимальных параметров
конструкции, оценка
экономического эффекта

2.

Конструкция
В рамках выполнения задания необходимо:
1)
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Каждая подгруппа должна рассматривать
собственный вариант конструкции рамы
(отличия: тип конструкции, размеры, нагрузки)
Должна быть разработана параметризованная
КЭ модель, соответствующая схеме конструкции
Упрощения: Рассмотреть задачу в плоской
постановке. Все соединения считать
шарнирными
Модель должна позволять использовать балки с
формой поперечного сечения: «труба»,
«коробчатый прямоугольный профиль»
Необходимо учесть, что в середине рамы
закреплена балка с подвижным краном.
Максимальный вес груза задан, поднимаемого
краном задан для каждого варианта
Необходимо определить кинематические
граничные условия и нагрузки , действующие на
конструкцию. Учесть нагрузки от веса снега по
СНиПу «Стальные конструкции» или другому
нормативному документу
Необходимо по результатам расчета определить
нагрузки на фундамент
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Разработать собственную КЭ-программу для
статического линейно-упругого расчета на прочность и
жесткость рамы;
Выполнить верификацию разработанной программы
путем сопоставления с аналитическим решением (на
примере простых задач сопромата)
Выполнить при помощи разработанной программы
расчет варианта конструкции для различных сочетаний
нагрузок: от снеговой нагрузки; от веса груза,
поднимаемого краном.
Программа должна позволять выводить в графической
форме перемещения, внутренние силовые факторы и
связанные с ними напряжения, а также полные
напряжения.
Разработать компоненты программы для оценки
коэффициентов запаса на основе расчетных
напряжений и нагрузок в элементах рамы. Определить
критерии оценки прочности. Согласовать принимаемые
коэффициенты запаса.
Для наиболее опасного расчетного случая подобрать
рациональные типоразмеры металлопроката
(использовать 3 типоразмера одного типа на всю
конструкцию для унификации). Сопоставить стоимость и
вес материала при использовании 3 типоразмеров и 1
типоразмера на всю конструкцию.
Выполнить серию расчетов с варьированием
выбранного параметра конструкции (+ обосновать
выбор параметра для варьирования), определить
рациональное значение параметра.
Подготовить отчетные материалы

3.

О разработке КЭ-программы
1) Программа должна содержать модули:
- ввода исходных данных;
- расчета матрицы жесткости отдельного КЭ в
ЛСК;
- преобразования поворота к ГСК;
- ассемблирования;
- учета кинематических граничных условий;
- приведения нагрузок к узловым
обобщенным силам;
- решения СЛАУ равновесия;
- расчета напряжений, выявления элементов с
максимальными напряжениями;
- аналитической оценки устойчивости сжатых
стержней;
- графического вывода сетки и результатов
Программа обязательно должна быть
структурирована – разделена на иерархию и
последовательность функций. В наилучшем
случае рекомендуется применить объектоориентированный подход и продумать
систему классов для рассматриваемого класса
задач.
2)
Программа должна обеспечивать
возможность расчета и вывода
(графически и в текстовый файл):
- обобщенных перемещений в узлах сетки;
- напряжений в элементах;
- коэффициента запаса без учета устойчивости
- коэффициента запаса устойчивости для
сжатых стержней;
- минимального коэффициента запаса (из 2х
указанных выше)
Для трехмерного графического вывода
настоятельно рекомендуем программу
Paraview

4.

3)
При выборе среды разработки
учитывайте:
- применение MathCAD, Wolfram Mathematica
не рекомендуется (не алгоритмический
подход)
- средства разработки должны содержать
встроенные простые средства визуализации
(либо можно использовать Paraview)
- средства разработки должны содержать
функции считывания/записи файлов
- средства разработки должны обеспечивать
подключение библиотек линейной алгебры
(в первую очередь решения СЛАУ)
Примеры рациональных вариантов –
применение Matlab, Python, C
4)
По желанию – можно выполнить проверку
в Ansys или другой КЭ-программе (это
опережает образовательную программу)

5.

Первые действия
1)
2)
3)
4)
Разделиться на подгруппы по 4-5 человек
Выбрать параметры конструкции (см. таблицу)
Определить задачу и зону ответственности каждому частнику подгруппы, наметить план работ
Представить на втором вебинаре результаты по п.1-3 на согласование
№ Схема
Ширина полезного
пространства B, м
Высота полезного
пространства H, м
Груз для поднятия
краном, кг
1
А*
150
20
10 000
2
Б
130
20
10 000
3
В
110
15
15 000
4
Г
100
15
15 000
5
А*
120
20
15 000
* в вариантах 1 и 5 должно быть рассмотрено варьирование разных параметров конструкции
Примечания:
а) Для расчета снеговой нагрузки можно самостоятельно выбрать район (город) размещения
ангара
б) материал и типоразмеры проката нужно выбирать, учитывая доступный ассортимент на
металлобазах
Примеры варьируемых параметров: количество секций, характерные размеры
рамы и т.д.

6.

Вебинары по использованию конечно-элементных программ (по желанию):
Ансис:
https://webinar6.bmstu.ru/playback/presentation/2.0/playback.html?meetingId=b814
d5fc7beeec6b71db799563033310213c5905-1658818952342
Дополнительные пояснения
https://webinar6.bmstu.ru/playback/presentation/2.0/playback.html?meetingId=b814
d5fc7beeec6b71db799563033310213c5905-1658918175333
https://webinar6.bmstu.ru/playback/presentation/2.0/playback.html?meetingId=b814
d5fc7beeec6b71db799563033310213c5905-1658919428768
Salome + CodeAster:
https://webinar6.bmstu.ru/playback/presentation/2.0/playback.html?meetingId=b814
d5fc7beeec6b71db799563033310213c5905-1657727487265
https://webinar6.bmstu.ru/playback/presentation/2.0/playback.html?meetingId=b814
d5fc7beeec6b71db799563033310213c5905-1657900429991
Для визуализации результата расчета при помощи своей программы:
https://www.paraview.org/