Как смоделировать и проанализировать канатную подъемную конструкцию
Узнайте, как выполнить анализ кабеля на конструкции, с помощью этого простого руководства.. Смотрим, как моделировать каркас, применять нагрузки для моделирования оборудования и других статических нагрузок, перед анализом конструкции с помощью программного обеспечения FEA SkyCiv.
В пошаговом руководстве также будут рассмотрены распространенные проблемы, связанные с решением проблем с кабелями..
Смоделируйте свою стальную раму
Начнем с создания простой рамки., это будет то, что мы поднимаем с помощью тросовых элементов. Мы собираемся максимально использовать следующие удобные функции моделирования.:
- Инструмент "Перо" – быстро смоделируйте с помощью инструмента «Перо»
- Мультиредактирование – удерживайте CTRL и перетаскивайте мышь, чтобы выбирать и редактировать части вашей модели.
- Разделы поиска – быстрое добавление разделов из нашей библиотеки за считанные секунды, используя поиск
- Нагрузки на площадь – Одностороннее движение, двухсторонняя и ветровая нагрузки, которые автоматически рассчитываются (и подкорректировать!) притоки членов.
Добавление элементов кабеля
Итак, теперь мы добавляем кабели. Кабели являются нелинейными элементами, поэтому они в основном добавляются так же, как и любой другой участник.. Основное отличие состоит в том, что кабели никогда не подвергаются сжатию., иметь нулевой изгиб, способность к скручиванию или сдвигу (они только для напряжения) и они часто демонстрируют большие смещения и нелинейное поведение.. Таким образом, анализ этих типов элементов немного отличается от анализа обычных стальных элементов, которые имеют прочность на изгиб и другие виды прочности..
Моделирование элементов кабеля выполняется так же, как и любого другого элемента.. тем не мение, когда вы назначаете атрибуты, вы бы выбрали Тип: Кабель. Это автоматически назначит элементу закрепленные концы и будет рассматриваться в решателе как кабельный элемент..
Открытие представления Renderer, четко видно элементы кабеля (в этой модели, обозначается как идентификатор раздела 2).
Применение оборудования и других нагрузок
Приложение нагрузок оборудования к рамной конструкции осуществляется так же, как и в обычных расчетных моделях.. В данном случае мы применили нагрузку на оборудование (с использованием двухсторонние площадные нагрузки) и еще какой-то мертвый груз (с использованием односторонние зональные нагрузки).
Выполнение нелинейного анализа и устранение проблем со стабильностью
Кабели обычно подвергаются значительным деформациям при воздействии значительных нагрузок.. Геометрическая нелинейность объясняет изменения геометрии кабеля по мере его деформации.. Первоначальное предположение о линейности отклика кабеля (как в линейном статическом анализе) становится недействительным, когда деформации становятся значительными.
Необходимо использовать нелинейный анализ при наличии элементов кабеля., поскольку нелинейный анализ учитывает эти геометрические изменения и обеспечивает более точные результаты. Когда вы нагружаете или натягиваете трос, после каждого шага конструкция перемещается настолько сильно, что нагрузки не обязательно прикладываются в том же положении, что и раньше.
Следовательно, для этой структуры нам нужно будет выполнить нелинейный анализ. Заметка: если пользователь выберет Линейный статический анализ, он автоматически вернется к нелинейному анализу.
Анализ результатов
После успешного завершения анализа, неплохо бы проверить отклонения (а ) убедиться, что цифры разумны и (б) анимируйте прогиб конструкции, чтобы увидеть, деформируется ли она так, как вы ожидаете. Если элементы кабеля решают неправильно, вы увидите неровные кривые отклонения, что может указывать на то, что кабели находятся под нагрузкой или перегружены..
Хорошо работающий кабельный элемент должен быть гладким., провисание и появление деформаций только от растяжения, как показано в примере модели:
Еще один результат, заслуживающий внимания, — осевое напряжение в жилах кабеля. очевидно, поскольку кабель не обладает способностью к сдвигу или изгибу, вся сила передается через напряжение в элементе. По умолчанию в конструкции будут выделены любые напряжения, превышающие предел текучести/предельную прочность материала.. Вы также можете ввести собственное допустимое напряжение., чтобы вы могли легко идентифицировать элементы, которые превышают ваши пределы напряжения:
Еще один результат, заслуживающий внимания, — это удлинение кабеля.. Аналогично результату деформации, рассмотренному ранее., однако в данном случае мы смотрим на то, насколько растянулся трос. Часто существуют ограничения на допустимое при проектировании кабелей.. Анализ смещения помогает оценить поведение кабеля при различных условиях нагрузки и убедиться, что смещения находятся в допустимых пределах..
Для этого, мы можем использовать анализ отдельных элементов и включить Местное смещение X что даст нам общий прогиб троса вдоль его собственной оси. В приведенном ниже примере, кабель удлинен на 2.1164 дюймов:
Распространенные проблемы решения при анализе кабеля
Если ваша кабельная структура не может решить проблему (много раз из-за нестабильности или невозможности сходиться), вот несколько распространенных вещей, которые стоит проверить или попробовать:
- Проверьте размер диаметра
- Убедитесь, что кабели не перегружены/недогружены
- Уменьшите точность сходимости
- Добавьте дополнительные опоры
- Проверьте своих других участников
Вопросы-Ответы
Провисание кабеля учитывается с учетом собственного веса кабеля и приложенных нагрузок., которые вызывают отклонение. Инженеры обычно используют уравнения цепной связи или численные методы для определения формы и провисания кабеля в конкретных условиях нагрузки..
да, к элементу кабеля можно приложить преднапряженную нагрузку
да, однако программное обеспечение автоматически сделает это за вас.. В другом программном обеспечении, кабельный элемент может быть разбит на более мелкие элементы, который может быть громоздким для настройки. SkyCIv сохранит элемент как единый член, и только разделить элемент на стороне решателя – упрощение моделирования и изменений.
