© С. Єрьомін, 1999-2003, [email protected]
Програма
РОЗРАХУНКУ Стрижнева конструкція.
1. Призначення програми.
Програма призначена для розрахунку статичного плоских стрижневихконструкцій (балок, рам, ферм, арок тощо) з будь-яким ступенем статичноївизначити неможливо. У результаті розрахунку обчислюються деформації конструкції
(лінійні переміщення й кути повороту вузлів) і зусилля в стержнях
(нормальні і поперечні сили і згинальних моментів). Можливий розрахунок накілька видів завантажений (постійних, тривалих, короткочасних іособливих) і підбір найбільш невигідних сполучень навантажень з урахуваннямкоефіцієнтів сполучень.
2. Використання програми.
Для підготовки вихідних даних складається розрахункова схемаконструкції із зазначенням розмірів, навантажень і перерізів стрижнів.
Нумеруються вузли конструкції. При цьому слід дотримуватисянаступних правил: а) номери вузлів - цілі числа, починаючи з одиниці, без пропускуномерів; б) вузлом вважається місце зміни напрямку осі конструкції,зміни перетину конструкції; в) для полегшення подальшого розрахунку конструкції вузли можнапризначати не тільки в місцях, зазначених у пункті "б", але й там, депотрібно отримати значення переміщень і зусиль, наприклад, у місцяхпрограми навантажень; г) для економії пам'яті ЕОМ і скорочення часу розрахунку бажанопрагнути до того, щоб максимальна різниця номерів вузлів стрижнів повсієї конструкції була мінімальною (особливо для конструкцій, що містятькілька десятків вузлів і стержнів).
Нумеруються стрижні конструкції в будь-якому порядку цілими числами,починаючи з одиниці, без пропуску номерів.
Нумеруються опори конструкції в будь-якому порядку цілими числами, починаючиз одиниці, без пропуску номерів.
Нумеруються типи перетинів елементів в будь-якому порядку цілими числами,починаючи з одиниці, без пропуску номерів.
Після цього заповнюються шість документів (таблиць) з вихіднимиданими.
Документ 0 включає в себе один рядок, в якій вказуються черезкому в наступному порядку:
- кількість вузлів в конструкції;
- кількість стержнів;
- кількість опорних вузлів;
- кількість типів перерізів (жорсткості) стрижнів;
- кількість навантажень.
Документ 1 містить інформацію про координати вузлів конструкції івключає в себе стільки рядків, скільки вузлів в конструкції. У кожному рядкучерез кому зазначаються:
- координата X (в метрах);
- координата Y (в метрах) вузла.
Система координат прийнята такою, що вісь X спрямована горизонтальнозліва направо, вісь Y - вертикально знизу вгору. Номер рядка документавідповідає номеру вузла.
Документ 2 містить інформацію про стрижнях конструкції і включає всебе стільки рядків, скільки стержнів у конструкції. У кожному рядку черезкому зазначаються:
- номер вузла на початку;
- номер вузла в кінці;
- тип того, що спирається;
- тип перетину (жорсткості) стрижня.
Номер вузла на початку повинен бути менше номера вузла в кінці стрижня.
Можливі чотири типи обпирання стрижня:
0 - жорстке на початку і в кінці;
1 - шарнірне на початку і жорстке наприкінці;
2 - жорстке на початку і в кінці шарнірне;
3 - шарнірне на початку і в кінці.
Тип перетину - номер рядка документа 4, в якій описанігеометричні характеристики перерізу. Номер рядка документа відповідаєномером стрижня.
Документ 3 містить інформацію про опорах конструкції і включає всебе стільки рядків, скільки опорних вузлів у конструкції. У кожному рядкучерез кому зазначаються:
- номер вузла;
- тип опори.
Можливі чотири типи опор:
0 - жорстке защемлення;
1 - шарнірна опора, що перешкоджає зсуву уздовж осі X;
2 - шарнірна опора, що перешкоджає зсуву уздовж осі Y;
3 - шарнірна опора, що перешкоджає зсуву уздовж осей X і Y.
Документ 4 містить інформацію про геометричні характеристикиперетину і включає в себе стільки рядків, скільки різних перетинів уконструкції. У кожному рядку записуються через кому:
EF (Т),
EI (ТхМ2); де E - модуль пружності матеріалу стержня (т/м2);
F - площа перетину (М2).
I - момент інерції перерізу в площині конструкції (М4);
Документ 5 містить інформацію про навантаження, що діють наконструкцію. У кожному рядку записуються через кому:
- номер вузла або номер елемента, до якого прикладена навантаження;
- тип навантаження;
- величина навантаження;
- відстань від початку стрижня до початку навантаження;
- відстань від початку до кінця стрижня навантаження;
- номер завантажених.
Можливі шість типів навантажень:
1 - зосереджена вузлова, паралельна осі X (Т);
2 - зосереджена вузлова, паралельна осі Y (Т);
3 -- вузловий момент (пара сил, ТхМ);
4 - зосереджена сила, прикладена перпендикулярно осі стрижня
(Т);
5 - рівномірно розподілене навантаження, прикладена перпендикулярноосі стрижня (Т/М);
6 - момент (пара сил), прикладений до стрижня (ТхМ);
Правило знаків для величини навантажень: для типів 1 і 2 - позитивне напрям навантаження - протинаправлення відповідної осі; для типів 3 і 6 - позитивний напрям - проти годинникової стрілки; для навантажень, що діють на стрижні: якщо повернути площинукреслення так, щоб початок стрижня була зліва, а кінець стержня - праворуч, топозитивний напрям навантажень для типів 4 і 5 - зверху вниз.
Відстань від початку стрижня до початку навантаження вказується в метрахдля типів навантажень 4, 5, 6 (для решти - 0). Відстань від початкустрижня до кінця навантаження вказується в метрах для типу навантаження 5 (длярешти - 0).
Номер завантаженість - ціле число, починаючи з одиниці. Зусилля ідеформації конструкції обчислюються для кожного завантажена окремо.
Вихідні дані можна вводити в програмі з клавіатури або зтекстового файлу, ввівши його ім'я на вимогу.
Висновок результатів розрахунку можливий в текстовий файл або на принтер.
Правило знаків для переміщень вузлів: позитивне лінійнепереміщення збігається з напрямком координатних осей; позитивнийповорот - за годинниковою стрілкою.
Правило знаків для зусиль в стержнях:
3. Приклад розрахунку.
Розрахувати гратчастий прогін з нерозрізних верхнім поясом з двохшвелерів № 30 і гратами з швелерів № 10. Навантаження: перші завантажені --рівномірно розподілене навантаження 0.2 т/м; другий завантаженість --зосереджені сили P = 5.9 т.
На схемі вузли позначені цифрами, стрижні - цифрами з індексом вгуртках (індекс - номер типу перетину), опори - цифрами в прямокутниках.
Розміри на кресленні в метрах.
Документ 0:
5, 7, 2, 2, 5
Документ 1:
5.965, -1.5
0, 0
3.715, 0
8.215, 0
11.93, 0
Документ 2:
2, 3, 1, 1
3, 4, 0, 1
4, 5, 2 , 1
1, 2, 3, 2
1, 3, 3, 2
1, 4, 3, 2
1, 5, 3, 2
Документ 3:
2, 2
5, 3
Документ 4:
170100, 2440
22890, 4.3
Документ 5:
1, 5, 0.2, 0, 3.715, 1
2, 5, 0.2, 0, 4.5, 1
3, 5, 0.2, 0, 3.715, 1
3, 2, 5.9, 0, 0, 2
4, 2, 5.9, 0, 0, 2
ВИХІДНІ ДАНІ
---------------< br>ДОКУМЕНТ 0: 5, 7, 2, 2, 5
ДОКУМЕНТ 1 (координати):
5.965, -1.5
0, 0
3.715, 0
8.215, 0
11.93, 0
ДОКУМЕНТ 2 (стрижні):
2, 3, 1, 1
3, 4, 0, 1
4, 5, 2, 1
1, 2, 3, 2
1 , 3, 3, 2
1, 4, 3, 2
1, 5, 3, 2
ДОКУМЕНТ 3 (опори):
2, 2
5, 3
ДОКУМЕНТ 4 (жорсткості):
170100, 2440
22890, 4.3
ДОКУМЕНТ 5 (навантаження):
1, 5, .2, 0, 3.715, 1
2, 5, .2, 0, 4.5, 1
3, 5, .2, 0, 3.715, 1
3, 2, 5.9, 0, 0, 2
4, 2, 5.9, 0, 0, 2
4. Приклад виводу результатів.
ПЕРЕМІЩЕННЯ ВУЗЛІВ
| № | Завантажено | Горизонтальне | Вертикальне, | Кут повороту, |
| вузла | ие |, | | |
| | | Мм | мм | Рад |
| 1 | 1 | 0,09 | -3,59 | 0,00000 |
| | 2 | 0,56 | -23,20 | 0,00000 |
| 2 | 1 | 0,17 | -0,00 | 0,00066 |
| | 2 | 1,11 | -0,00 | 0,00430 |
| 3 | 1 | 0,11 | -3,83 | 0,00066 |
| | 2 | 0,71 | -24,75 | 0,00430 |
| 4 | 1 | 0,06 | -3,83 | -0,00066 |
| | 2 | 0,40 | -24,75 | -0,00430 |
| 5 | 1 | 0,00 | -0,00 | 0,00000 |
| | 2 | 0,00 | -0,00 | 0,00000 |
ЗУСИЛЛЯ в стержні
Стержень | Завантажені | Продольная
Сила, Т | згинальних моментів, ТхМ | Поперечні сили, Т | | | | | на початку | уНаприкінці | на початку | у кінці | | 1 | 1
2 | -2,859
-18,473 | 0,000
0,000 | 0,381
4,661 | 0,474
1,255 | -0,269
1,255 | | 2 | 1
2 | -1,781
-11,505 | 0,381
4,661 | 0,381
4,661 | 0,450
0,000 | -0,450
0,000 | | 3 | 1
2 | -2,859
-18,473 | 0,381
4,661 | 0,000
0,000 | 0,269
-1,266 | -0,474
-1,255 | | 4 | 1
2 | 2,948
19,049 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | | 5 | 1
2 | -1,296
-8,375 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | | 6 | 1
2 | -1,296
-8,375 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | | 7 | 1
2 | 2,948
19,049 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | 0,000
0,000 | |
5. Особливості програми.
Мінімальні вимоги до комп'ютера: процесор 286, 1 МБ оперативної пам'яті, 2 МБ нажорсткому диску. Але при розрахунку складних конструкцій для підвищенняпродуктивності бажано мати процесор не нижче 386, 4 МБ ОЗУ і неменше 3 МБ на жорсткому диску.
Операційна система MS DOS 3.0 або вище. Під Windows програма можепрацювати в режимі емуляції DOS.
Є блок перевірки коректності введення даних.
Можлива автоматизація введення регулярних даних (наприклад, введення координатвузлів рами, що має однакові прольоти і висоту поверху).
Передбачена можливість розрахунку на дію будь-якої кількостізавантажений, які можуть групуватися (до 10 різних груп) ззазначенням коефіцієнтів сполучень і коефіцієнтів перевантажень для кожногозавантажених.
Кожна розв'язувана задача може бути збережена в архіві і відновлена дляповторного використання.
Для контролю введення вихідних даних програма формує графічнезображення конструкції і прикладених навантажень.
Розрахунок конструкцій ведеться за методом переміщень будівельної механіки. Прице реалізований спеціальний алгоритм розв'язання системи рівнянь, що враховуєте, що матриця жорсткості, як правило, має стрічкову структуру. Цедозволило значно зменшити вимоги до пам'яті ЕОМ і скоротити часрозрахунку конструкцій.
Є версія програми на мові FoxPro 2.6 і версія на мові GWBasic зобмеженими можливостями.
© С. Єрьомін, 1999-2003, [email protected]
