Как работать с редактором

Краткая инструкция по сборке и проверке стержневой модели.

Перейти к наборам задач

Что нужно сделать

Постройте стержневую модель, которая выдерживает заданные нагрузки и проходит все проверки. Добавляйте узлы и соединяйте их стержнями. Заданные опоры и нагруженные узлы являются частью условия задачи: перемещать и удалять их нельзя.

Цель работы — собрать разные инженерные решения одних и тех же задач. Для каждой задачи постарайтесь сохранить минимум три варианта:

  1. первое решение, которое получилось сделать валидным;
  2. наиболее экономичное решение с наименьшей найденной массой;
  3. решение, которое кажется наиболее логичным, понятным и конструктивно удачным.

Начните с набора training: в нём три задачи по возрастанию сложности.

Узлы, опоры и стержни

Узел — точка, в которой соединяются стержни. Опора — узел, закреплённый на внешнем основании. Обычный добавленный узел можно перемещать, а заданную опору нельзя.

Дополнительные опоры разрешено ставить только на плоскостях, перечисленных в условии задачи. Совпадение узла с плоскостью само по себе не делает его опорой. Узел на глобальной плоскости земли z = 0 должен быть опорным.

Стержни соединяют пары узлов и передают только продольные усилия. В одной точке допускается не более шести стержней; угол между ними должен быть не меньше 15°. Совпадающие, пересекающиеся и накладывающиеся стержни запрещены.

Как выполняется расчёт

Модель рассчитывается в OpenSees как пространственная шарнирно-стержневая система. Используется конструкционная сталь C345 и сокращённый каталог квадратных замкнутых профилей по ГОСТ 30245-2003. Для каждого стержня выбирается дискретное сечение из каталога.

Собственный вес

W = ml · L · g

Здесь ml — масса погонного метра профиля, L — длина стержня, g = 9,80665 м/с². Половина веса прикладывается к каждому концу стержня вертикально вниз. Вес пересчитывается после изменения сечений.

Прочность и устойчивость

ηs = |N| / (A · Ry · γc) ≤ 1
ηb = |N| / (φ · A · Ry · γc) ≤ 1

Первая формула проверяет прочность. Вторая применяется к сжатым стержням и учитывает потерю устойчивости по СП 16.13330.2017. Также проверяются перемещения нагруженных узлов и общий предел перемещения.

Ограничение модели. Стержни считаются шарнирными и работающими только вдоль своей оси. Местный изгиб от поперечной нагрузки и собственного веса не рассчитывается; собственный вес заменяется эквивалентными узловыми силами.

Интерфейс редактора

Вкладка задачи редактора Nimmana123

1 — пространственная сцена, нагрузки и опоры. 2 — вкладки работы. 3 — условие, пределы объектов, заданные узлы и нагрузки.

Вкладка редактирования Nimmana123

1 — выбор режима. 2 — создание узлов и дополнительных опор. 3 — точное перемещение выбранного узла по координатам или кнопками «−» и «+».

Вкладка расчёта Nimmana123

1 — проверка ограничений. 2 — расчёт OpenSees и подбор сечений. 3 — результаты по стержням, перемещениям и коэффициентам использования.

Рекомендуемый порядок

  1. Изучите заданные опоры, нагрузки и разрешённые плоскости.
  2. Добавьте узлы и стержни.
  3. Проверьте ограничения топологии и геометрии.
  4. Назначьте сечения вручную или выполните автоматический подбор.
  5. Рассчитайте модель в OpenSees.
  6. Исправьте нарушения и повторите расчёт.
  7. Сохраните валидное решение.

Демонстрация

Демонстрационный ролик будет добавлен после публикации ссылки.