Оформление титульного листа (ПК «МИРАЖ»)

Для формирования титульного листа расчётов реализована возможность задания любой текстовой информации после следующих служебных слов: "ОБЪЕКТ", "ОРГАНИЗАЦИЯ", "ИСПОЛНИЛ", "ПРОВЕРИЛ". Такая информация используется при документировании резуль­татов работы ПК. Исходные данные записываются в следующем виде: Например:

ОБ: Каркасное здание на коробчатой плите /

ОР: ДВГУПС кафедра Строительных конструкций /

ИС: студент 451 группы Булатов С.Р. /

ПР: профессор Гуревич Я.И. /

2.3. Документ 0 "Заглавный"

2.3.1. Структура документа

Заглавный документ состоит из отдельных строк, каждая из которых имеет свой номер и содержит информацию о необходимости выполнения того или иного процесса, а также информацию об управлении этим процессом.

Отсутствие номера строки является признаком отсутствия строки. В некоторых строках может быть указан только их номер. Остальные строки могут быть заполнены по мере необходимости, например:

(0/1;ПЛИТА/).

Общие же правила заполнения строк следующие:

· строка начинается со своего номера, за которым следует символ «;» (точка с запятой);

· строка заканчивается символом «/»(косая черта);

· разделителем элементов списка служит «–» (дефис) или (пробел);

· разделителем списков является «;» (точка с запятой);

· заголовок списка отделяется от элементов списка символом «:» (двоеточие).

2.3.2. Шифр задачи (строка 1)

Шифр задачи может состоять из произвольных символов, кроме «,», «», «;», «/», «()», (запятая, про­бел, точка с запятой, косая черта, круглые скобки и кавычки). Символы, располагаются в произвольном порядке. После шифра может следовать комментарий к задаче. Например:

(0/1;ПРОВЕРКА - СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ/)

Данная запись означает, что решаемая задача имеет шифр «ПРОВЕРКА». (Следующий текст воспринимается ПК как комментарий).

Наличие строки 1 обязательно.

В случае задания в заглавном документе только этой строки производится статический расчёт и печать результатов для всех узлов и элементов системы общего вида.

2.3.3. Признак системы (строка 2)

Признак системы – это число, которое характеризует особенности напряженно-деформиро­ванного состояния расчётной схемы. Благодаря этому признаку производится удаление из систе­мы уравнений заведомо нулевых неизвестных.

В этой строке указывается одна из следующих цифр:

1 - схема, каждый узел которой содержит две степени свободы:

§ линейное перемещение вдоль оси X;

§ линейное перемещение вдоль оси Z.

Схема обязательно располагается в плоскости XOZ.

Этот признак характерен для плоских шарнирно-стержневых систем (ферм), балок-стенок (плоская задача теории упругости) и др.

2 - схема, каждый узел которой содержит три степени свободы:

§ линейное перемещение вдоль оси X;

§ линейное перемещение вдоль оси Z;

§ поворот вокруг оси Y.

Схема располагается в плоскости XOZ.

Этот признак характерен для плоских рам.

3 - схема, каждый узел которой содержит три степени свободы:

§ линейное перемещение вдоль оси Z;

§ поворот вокруг оси X;

§ поворот вокруг оси Y.

Схема располагается в плоскости XOY либо параллельной ей.

Этот признак характерен для балочных ростверков, изгибаемых плит (в том числе на упругом основании).

4 - схема, каждый узел которой содержит три степени свободы:

§ три линейных перемещения вдоль осей X, Y, и Z.

Этот признак характерен для пространственных шарнирно-стержневых систем, массивных тел (трехмерная задача теории упругости).

5 - схема общего вида, каждый узел которой содержит шесть степеней свободы:

§ три линейных перемещения и три поворота относительно осей X, Y и Z.

По этому признаку считаются схемы общего вида: пространственные конструкции зданий, оболочки, плиты на упругом основании совместно с надземным строением и любые структуры, содержащие разнородные КЭ.

По общему признаку 5 могут быть рассчитаны и все частные задачи, задаваемые по призна­кам 1-4.

Отсутствие строки 2 означает, что схема рассчитывается по признаку 5 (т.е. по умолчанию принимается признак 5).

2.3.4. Системы координат (строка 3)

Реализованы цилиндрическая, сферическая и тороидальная системы координат (см. рис.2.1). Если координаты всех узлов задаются в декартовой системе, то строка 3 не задаётся. В противном случае в ней указываются признак специальной системы координат в заголовке списка и перечень узлов, описываемых в этой системе. Признак системы координат отделен от списка узлов пробелом. Если вся система описана в одной и той же системе координат, то достаточно указать лишь её признак без перечисления номеров узлов.

2.3.4.1. Цилиндрическая система координат

Рис. 2.2. Преобразование цилиндрической системы координат в декартову

1 - признак системы координат. Каждый узел описывается тремя координатами (Рис. 2.1 а, 2.2):

- полярный радиус, в м;

- полярный угол, в радианах (при признаке 11 - в градусах);

Z - аппликата, м.

Преобразование производится по следующим формулам:

(см. рис.2.1 а, 2.2).

Строка 3 документа 0, имеет вид: - (0/ … /3;1 №ун - №ук/… /), здесь схема описана в цилиндрической системе координат, начиная с узла №ун и кончая узлом №ук.

Например, запись: - (0/ … /3;1 17-43/ … /),

означает, что узлы от 17 по 43 описаны в цилиндрической системе координат (в радианах).

2.3.4.2. Сферическая система координат

2 - признак системы координат. Каждый узел описывается тремя координатами (Рис. 2.1 б, 2.3 а):

- полярный радиус, в м;

- полярный угол, в радианах (при признаке 12 - в градусах);

- угол наклона радиуса от вертикальной оси , в радианах (при признаке 12 - в градусах);

Преобразование производится по следующим формулам:

Строка 3 документа 0, имеет вид: - (0/… 3:2 №ун - №ук /… /).

Например, запись: (0/… /3:2 42-87/… /)

означает, что узлы с 42 по 87 задаются в сферической системе координат, остальные узлы описываются в декартовой системе координат.

2.3.4.3. Тороидальная система координат

Для тороидальной системы требуется задание радиуса круга, образованного враще­нием центра окружности R_o. Положительное направление угла для тороидальной системы координат показано на рис. 2.3 б. Здесь

Строка имеет следующий вид:

3; 2 №ун - №ук:R_o/

При R_o = 0 строка имеет вид 3; 2 №ун - №ук /.

2.3.4.4. Перенос координат в пространстве

Перенос координат в пространстве осуществляется с помощью задания признака - 5 строки 3 в документе 0. Формат задания признака 5 имеет вид:

3; 5 №ун - №ук: /.

Формулы преобразования имеют вид:

.

Запись: - (0/ … /3;2 32-41:1.8; 5 47 122:7.1 1.1 5.5/ ….),

означает, что узлы с 32 по 41 задаются в тороидальной системе координат с радиусом вращения центра окружности, равным 1.8 м; узлы 121 и 122 переносятся в пространстве на 7.1 м по оси , на 1.1 м по оси и на 5.5 м no oси .

2.3.5.Организация вычисления усилий в промежуточных сечениях

и усилий в узлах (строка 4)

В этой строке для стержней указывается количество сечений, в которых должны быть вычис­лены усилия. Для прочих конечных элементов отмечается необходимость вычисления узловых усилий.

Эта строка имеет списковую структуру и может содержать один или несколько списков. Каждый список начинается с заголовка. При наличии регулярных числовых последовательностей возможно сокращение объёма задаваемой информации (см. п.2.13).

Для стержней в заголовке списка указывается количество сечений и после двоеточия пере­числяются номера этих стержней.

Для прочих КЭ в заголовке списка указывается целое число ≥ 1, и после двоеточия перечис­ляются номера этих КЭ.

Для стержней, попавших в список с заголовком 1, усилия будут вычисляться в начале и в конце. Пример:

(0/…/ 4;5:1 3-6 10 15 R 25 2 30 31; 7:40-45 48; 1:100-106 108 110/)

Эта запись означает, что для стержней 1, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 17, 19, 20, 23, 25, 30, 31 будут вычислены усилия в пяти сечениях; для стержней 40, 41, 42, 43, 44, 45, 48 - в семи сечениях; для КЭ 100, 101 102, 103, 104, 105, 106. 108, 110 - будут вычислены узловые реакции.

Отсутствие строки 4 означает, что для стержней будут вычислены усилия в начале и в конце, а для КЭ узловые усилия печататься не будут.

Для получения усилий и напряжений в узлах плоскостных и объемных КЭ в заголовке списка указывается число 100.

2.3.6. Управление вычислением и печатью РСУ (строка 8)

Эта строка имеет списковую структуру и заполняется при наличии документа 8. Здесь перечисляются номера элементов, для которых необходимо вычислить и напечатать расчётные сочетания усилий.

2.3.7. Организация унификации сечений элементов (строка 12)

Эта строка имеет списковую структуру. В заголовке каждого списка указывается тип и группа унификации, а в перечислении - номера унифицируемых элементов. Количество групп в каждом типе - от одного до девяти.

Реализованы три типа унификации:

1 - сечения унифицируются в одном элементе и в группе элементов, т.е. группа элементов имеет единственное одинаковое сечение.

2 - элементы унифицируются по соответствующим сечениям, т.е. группа элементов имеет одинаковое первое, одинаковое второе и т.д. сечения.

3 - элементы унифицируются, но с учётом симметрии, т.е. группа элементов, имеет одинако­вые первое и последнее сечения, второе и предпоследнее и т.д.

Тип и группа унификации задаются одним двузначным числом, где первая цифра означает тип унификации, а вторая - группу.

Пример:

(0/…/ 12;31:1-4; 32:5-10;/)

Здесь элементы 1, 2, 3, 4 составляют первую унифицированную группу по типу 3, т.е. эти элементы имеют одинаковые первое и последнее, второе и предпоследнее и т.д. сечения. Элемен­ты 5, 6, 7, 8, 9, 10 составляют вторую унифицированную группу по типу 3. Унификация производится на уровне расчётных сочетаний усилий, поэтому РСУ произво­дится не для каждого элемента, а для каждой группы элементов.

Запрещается вводить в одну группу унификации конечные элементы, имеющие различную ориентацию местных осей координат.

Отсутствие этой строки означает отсутствие унификации.

2.3.8. Организация различных групп РСУ (строка 15)

Эта строка заполняется при наличии документа 8 в том случае, когда коэффициенты РСУ, задаваемые в документе 8, для разных групп элементов схемы неодинаковы.

В документе 8, начиная с 10-го столбца, указываются величины коэффициентов, с которыми данное загружение будет участвовать в выборе РСУ. В строке 15 в заголовке указываются номера столбцов коэффициентов, с которыми входит в РСУ группа элементов. Номера этих элементов перечисляются после заголовка. При этом столбец 10 соответствует первому сочетанию и при заполнении строки 15 получает номер 1, столбец 11 - 2, столбец 12 - 3 и т.д.

Пример:

(0/…/ 15; 1 2 3:1-7 11 R 29 3; 4 5 6:8-10 12 R 27 3 13 R 28 3/)

Здесь элементы 1-7, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29 войдут в РСУ с коэффициентами, указанными в столбцах 10, 11, 12 документа 8, а элементы 8-10, 12, 13, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 24, 25, 27, 28 войдут в РСУ с коэффициентами из столбцов 13, 14, 15 документа 8.

Количество чисел в заголовке указывает количество исследуемых сочетаний в следующем порядке:

§ первое число - первое основное сочетание;

§ второе число - второе основное сочетание;

§ третье число - особое сочетание.

Отсутствие этой строки означает наличие только одной группы сочетаний, объединяющей элементы, перечисленные в строке 8 заглавного документа.

Один и тот же элемент может входить не более, чем в две группы сочетаний.

2.3.9. Допускаемое количество крановых и тормозных загружений,

входящих в расчётные сочетания усилий (строка 16)

В строке указываются два числа:

· количество одновременно учитываемых крановых загружений;

· количество одновременно учитываемых тормозных загружений.

Запись в этой строке имеет вид: (0/…/ 16;3 2/), что означает одновременный учёт не более трёх крановых и двух тормозных загружений. При наличии крановых и тормозных загружений и отсутствии данной строки производится одновременный учёт двух крановых и одного тормозного загружений.

Эта строка заполняется только при наличии крановых загружений.

2.3.10. Единицы измерения (строка 33)

Эта строка предназначена для задания размерностей величин в исходных данных. Базовыми единицами линейных величин являются метры, силовых - тонны, температурных - градусы Цельсия.

В строке через пробел указываются обозначения единиц и переводные коэффициенты по отношению к базовым единицам.

Строка имеет вид: (0/…/ 33: L s F t /).

Здесь L, s, F, t - обозначения единиц измерения (см. п.1); переводные коэффициенты к базовым.

Пример:

(0/… 33;СМ 100 ММ 1000 KG 1000 С 1/)

Здесь линейные размеры заданы в сантиметрах, размеры сечения стержня - в миллиметрах, усилия - в килограммах, температура - в градусах Цельсия.

В реализованы следующие единицы измерения: метры - М, дециметры - DM, сантиметры - СМ, миллиметры - ММ, ярды - YD, футы FT,

тонны - Т, килограммы - KG, Ньютоны - N, деканьютоны - DAN, килоньютоны - KN, меганьютоны - MN, фунты - Р, градусы Цельсия - С, Кельвина - К, Фаренгейта - F.

2.3.11. Задание степеней свободы для динамических воздействий

(строка 34)

Эта строка используется для назначения узлов сосредоточения инерционных масс в расчёт­ной схеме и степеней свободы, вдоль которых допускаются колебания этих масс.

Здесь, после номера строки указываются номера степеней свободы и после двоеточия пере­числяются номера узлов, в которых будут сосредоточены массы. Пример:

(0/…/ 34:1 2:1-15;3:17 30 42/)

Здесь массы, собранные в узлы с 1-го по 15-й, колеблются вдоль осей X и Y, а массы сосредоточенные в узлах 17, 30 и 42, колеблются вдоль оси Z. При этом сумма масс в этих узлах соответствует той массе конструкции, которая задана пользователем в документах 6 и 7.

При отсутствии строки инерционные массы и степени их свободы соответствуют описанию их в документе 6.

2.3.12. Организация расчёта на динамические воздействия

(строка 35)

В этой строке указывается номер строки документа 15, где описаны характеристики дина­мического воздействия, и после двоеточия перечисляются номера соответствующих загружений. Пример:

(0/…/ 35; 1:7 8; 2:10 13/)

Здесь загружения 7 и 8 представляют собой динамические воздействия с характеристиками, указанными в первой строке документа 15, а загружения 10 и 13 учитывают данные второй строки.

Отсутствие этой строки означает отсутствие динамических воздействий.

2.3.13. Номера узлов стыковки суперэлементов (строка 36)

Эта строка используется при описании расчётных схем, содержащих суперэлементы. В про­тивном случае она не задается.

После номера строки указываются номера базисных узлов стыковки суперэлемента с узлами основной схемы, а затем все прочие узлы стыковки. Пример:

(0/…/ 36; 7 24 13 1-6 8-12/)

Здесь узлы 7, 24; 13 являются базисными, после которых перечислены все прочие стыковоч­ные узлы (см. главу 5).

2.3.14. Корректировка документа 1 (строка 38}

Эта строка предназначена для корректировки в документе 1 типов конечных элементов и их жесткостей. После номера строки следует требуемый номер типа конечного элемента и, через пробел, тип его жесткости. За тем, после двоеточия указывается список номеров элементов в схеме, для которых производится эта корректировка.

Пример:

(0/…/ 38; 21 2: 9-33:36 0: 47-64; 41: 14-71/)

Здесь элементы с 9 по 33 приобретают, тип конечного элемента 21 и тип жесткости 2, а элементы с 47 по 64 приобретают тип конечного элемента 36, а тип жесткости не меняется (задан ноль перед двоеточием), элементы с 14 по 71 приобретают тип 41 без изменения типа жесткости.

Возможно изменение только типа жесткости: Пример:

(0/…/ 38; 0 5:11-43/)

Здесь номера типов жесткости элементов схемы с 11 по 43 заменятся на номер 5.

2.3.15. Наименование загружений (строка 39)

В этой строке в соответствии с количеством задаваемых загружений записываются их наименования. Пример:

(0/…/ 39; 1: Собственный вес; 2: Временная; /)

Задание этой строки не обязательно.

2.4. Документ 1 "Элементы"

В первой графе этого документа указывается номер типа конечного элемента из библиотеки конечных элементов (КЭ глава 3), во второй - номер строки документа З, в которой заданы жесткостные характеристики для этого элемента (номер типа жесткости). В остальных графах – номера узлов, относящихся к рассматриваемому конечному элементу. Количество граф, где указываются номера узлов, зависит от типа конечного элемента. Для стержней – 2 графы, для четырехугольных конечных элементов – 4 и т.д.

Если узлов меньше чем 4, строка может быть неполной; если узлов больше чем 4 то их номера указываются в следующих строках с проставлением нулей в первых двух графах, Числа в графах разделяются пробелами; в конце каждой строки ставится косая черта.

В примере содержится информация о трех элементах:

· первый элемент: тип КЭ - 1, тип жесткости 15 (строка 15 документа 3): элемент содержит два узла: номер первого - 3, второго - 10;

· второй элемент: тип - 51, тип жесткости 21. элемент содержит один узел - 12;

· третий элемент: тип КЭ 31, тип жесткости 36, элемент содержит 8 узлов - 34, 35, 40, 41, 24, 25, 48, 49.

Наличие этого документа обязательно.

2.5. Документ 2 "Шарниры"

Этот документ предназначен для описания прикрепления стержней (и только стержней) к узлам расчётной схемы: освобождение угловых связей (шарнирное присоединение) или освобождение линейных связей. Каждая строка этого документа содержит три графы:

§ первая – порядковый номер стержня в схеме;

§ вторая - номер узла этого стержня (1 - начало стержня, 2 - конец стержня, номер узла стержня считается первым, если в документе 1 он указан первым);

§ третья - номер степени свободы, относительно которой освобождается связь.

Освобождение связи производится относительно местных осей координат.

Строки, приведенные в примере, означают, что стержень 36 имеет шарниры с двух сторон относительно оси X₁, а в конце стержня 15 освобождена связь вдоль оси Y₁.

Если в задании шарниров в стержнях нет необходимости, то документ 2 не задаётся.

2.6. Документ 3 "Жесткостные характеристики"

Каждая строка этого документа содержит 10 граф. В первой графе указывается номер типа жесткости, соответствующий номеру во второй графе документа 1. Для каждого типа КЭ задаётся определённый набор жесткостных характеристик в определенном порядке. Если количе­ство этих характеристик больше 9, то продолжение описания производится в следующей строке после проставления нуля в первой графе.

Для стержневых элементов в этом документе могут указываться:

¨ характеристики в порядке, обусловленном формой сечения (табл. 2.6.1) с идентификатором Si, где i – номер формы сечения (i=1…8).

¨ численные жесткостные характеристики в порядке и составе, обусловленном типом конеч­ного элемента; эти характеристики всегда указываются первыми без идентификатора:

§ EF - продольная жесткость;

§ Ely - изгибная жесткость относительно оси Y₁;

§ El_Z - то же относительно оси Z₁;

§ GI_K - жесткость на кручение;

§ GF_Y - сдвиговая жесткость вдоль оси Y₁;

§ GF_Z ~ то же вдоль оси Z₁;

¨ дополнительные характеристики с соответствующими идентификаторами;

¨ ядра сечений в метрах после идентификаторов Y и Z (по два числа после каждого).

Если для стержня сечение задаётся с помощью идентификатора Si, то геометрические и жесткостные характеристики вычисляются автоматически.

Если одновременно задать размеры сечения и величины ядер сечения (с идентификаторами Y и Z), то вычисление расчётных сочетаний усилий производится по величинам заданных ядер сечения.

Для вычисления расчётных сочетаний усилий в стержнях при задании типа жесткости с помощью только численных жесткостных характеристик, обязательно задаются размеры ядра сечения в обоих направлениях (с идентификаторами Y и Z).

Жесткостные характеристики всегда записываются первыми в следующем порядке: EF, El_Y, El_Z, GI_K, GF_Y, GF_Z; в зависимости от типа КЭ стержня изменяется лишь их количество; если сдвиговые жесткости не учитываются, послед­ние два числа можно не задавать.

Порядок задания идентификаторов произвольный.

Сечение типа S8 располагается всегда в первом квадранте, а жесткостные характеристики вычисляются относительно главных центральных осей инерции (табл. 2.6.1).

Таблица 2.6.1