МКЭ в задачах статики стержневых систем

В задачах статики стержневых систем матричный метод перемещений приводит к точному (в рамках технической теории бруса) решению. В случае динамического нагружения точное решение невозможно при указанном подходе даже для стержневых систем. Желаемая точность может быть достигнута путем разбиения стержней на более короткие участки, в пределах которых применяется приближенная аппроксимация типа (9.2), но при этом исчезает различие между стержневыми и непрерывными системами. Следовательно, в динамических задачах целесообразно рассматривать стержневые системы с общих позиций метода конечных элементов, как мы и будем поступать в дальнейшем. [c.330]

Аналитическая статика дает метод решения задач о равновесии системы многих абсолютно твердых тел (механизмы и машины) и упругой стержневой системы (строительная механика), основываясь на принципе возможных перемещений. [c.766]

Статически неопределимыми стержневыми системами называют системы, имеющие число неизвестных реакций или усилий в стержнях, превышающее число уравнений равновесия, которые можно составить для определения этих неизвестных. Определение усилий в стержнях таких систем не может быть произведено с помощью только статики потому является статически неопределимой задачей. Для решения таких задач необходимо составить условия равновесия, установить, сколько имеется лишних неизвестных (т. е. неизвестных усилий сверх тех, которые можно определить с помощью уравнений статики), после чего составить дополнительные уравнения, исходя из рассмотре- [c.64]

В данной работе предлагается принципиально новый метод расчета цилиндрических складчатых систем, основанный на алгоритме МГЭ для стержневых систем. Теоретической основой метода является вариационный метод Канторовича-Власова. Решение задачи Коши изгиба прямоугольной пластины представлено в 6.2. Его можно использовать для расчета пластинчатых систем в случаях, когда плоским напряженно-деформированным состояниям элементов можно пренебречь. Алгоритм МГЭ устраняет практически все отмеченные выше недостатки существующих методов. Так, для формирования системы разрешающих уравнений типа (1.38) не используются матричные операции, не рассматривается основная система, снимаются ограничения на условия опирания пластин по торцам (граничные условия могут быть любыми, а каждая пластина может иметь смешанные граничные условия и включать как прямоугольные, так и круглые элементы), матрица коэффициентов А сильно разрежена, хорошо обусловлена и может приметаться в задачах статики, динамики и устойчивости, возможен учет ортотропии, ребер жесткости, упругого основания, переменной толщины и т.д. Таким образом, алгоритм МГЭ охватывает практически наиболее общий случай расчета. Перечисленные преимущества сопровождаются, как это бывает всегда, и недостатками. В частности, порядок матрицы А существенно больше порядка матрицы реакций метода перемещений. Однако этот недостаток [c.232]

При решении статически неопределимых стержневых систем рассматриваются их статическая, геометрическая и физическая стороны. В первом случае составляются уравнения статики, необходимые для решения данной системы, т. е. система рассматривается неизменяемой. При рассмотрении геометрической стороны задачи систему представляют в деформированном состоянии и составляют уравнения совместности деформаций для этого случая. Физическая сторона задачи состоит в том, что деформации элементов конструкции на основании закона Гука выражаются через неизвестные усилия. Синтезируя эти три задачи, т. е. решая совместно все полученные уравнения, находят неизвестные усилия в стержнях и напряжения в них. [c.64]

Решение. Заданная стержневая конструкция является статически неопределимой, так как в узле I) пересекаются линии действия всех трех внутренних неизвестных усилий, а для подобной системы сходящихся сил статика позволяет составить только два независимых уравнения равновесия. Недостающее для решения задачи уравнение можно получить, рассмотрев возможную деформацию заданной конструкции и записав условие совместной деформации ее элементов. [c.28]

Предлагаемая вниманию читателей книга освещает различные методы решения задач механики деформируемого твердого тела. Для иллюстрации возможностей методов выбраны задачи статики, динамики и устойчивости стержневых и пластинчатых систем, т.е. задачи сопротивления материалов, строительной механики и теории упругости, имеющих важное практическое и методологическое значения. Каждая задача механики деформируемого твердого тела содержит в себе три стороны 1. Статическая - рассматривает равновесие тела или конструкпди 2. Геометрическая - рассматривает связь между перемещениями и деформациями точек тела 3. Физическая -описывает связь между деформациями и напряжениями. Объединение этих сторон позволяет составить дифференциальное уравнение задачи. Далее нужно применить методы математики, которые разделяются на аналитические и численные. Большим преимуществом аналитических методов является то, что мы имеем точный и достоверный результат решения задачи. Применение численных методов приводит к получению просто результата и нужно еще доказывать его достоверность и оценивать величину погрепшости. К сожалению, до настоящего времени получено весьма мало точных аналитических решений задач механики деформируемого твердого тела и других наук. Поэтому приходится применять численные методы. Наличие весьма мощной компьютерной техники и развитого программного обеспечения практически обеспечивает решение любой задачи любой науки. В этой связи большую популярность и распространение приобрел универсальный численный метод конечных элементов (МКЭ). Применительно к стержневым системам алгоритм МКЭ в форме метода перемещений представлен во 2, 3 и 4 главах книги. Больпшми возможностями обладает также универсальный численный метод конечных разностей (МКР), который начал развиваться раньше МКЭ. Оба этих метода по праву занимают ведущие места в арсенале исследований. Большой опыт их применения выявил как преимущества, так и очевидные недостатки. Например, МКР обладает недостаточной устойчивостью численных операций, что сказывается на точности результатов при некоторых краевых условиях. МКЭ хуже, чем хотелось бы, решает задачи на определение спектров частот собственных колебаний и критических сил потери устойчивости. Эти и другие недостатки различных методов способствовали созданию и бурному развитию принццпиально нового метода решения дифференциальных уравнений задач механики и других наук. Метод получил название метод граничных элементов (МГЭ). В отличии от МКР, где используется конечно-разностная аппроксимация дифференциальных операторов, в МГЭ основой являются интегральное уравнение задачи и его фундаментальные решения. В отличие от МКЭ, где вся область объекта разбивается на конечные элементы, в МГЭ дискретизации подлежит лишь граница объекта. На границе объекта из системы линейных алгебраических уравнений определяются необходимые параметры, а состояние во [c.6]

Мёбиус исследовал весьма важную задачу о самоуравновеши-вающейся пространственной стержневой системе ) в виде замкнутого многогранника и показал, что если плоские грани такого многогранника являются треугольниками или составлены из треугольников, то число стержней в ней в точности равно числу уравнений статики и такая система статически определима. На рис. 154 даны примеры таких систем. [c.369]

Одним из центральных моментов в алгоритмизащ и задач статики, позволяющих реализовать их на ЭВМ, является вопрос типизации и формализации расчетных схем, так как уровень сложности задач, которые целесообразно выносить для решения в диалоговом режиме, с одной стороны, зависит от степени подготовленности самих студентов, а с другой стороны, от наличия отработанных расчетных схем. К числу таких задач целесообразно отнести задачи на определение реакций связей в шарнирно-стержневых конструкциях, нагруженных произвольной плоской системой сил. Такие задачи приведены, например, в [2] и применяются в контрольных работах на кафедре теоретической механики Таллинского политехнического института. В качестве примера на рис. 3 [c.49]

При расчете простейших стержневых систем, в которых распределение усилий между стержнями не зависит от их жесткостей и может быть найдено с помощью статики (статически определимые задачи), расчет по допускаемым напряжениям и по разрушающим нагрузкам приводит к одному результату. В некоторых других системах расчет по разрушаюихим нагрузкам дает более экономичное решение. Такие задачи рассмотрены в 18 данной главы. [c.52]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...