Пример исследования в монолитном строительстве

Теперь рассмотрим поведение крупнощитовой опалубки серии ГАММА (3м x 1.2м) отечественной фирмы Техноком-БМ при различных видах нагрузки, смоделированной в системе SolidWorks Simulation.

Модель представляют собой сборку из двух деталей:

· Металлическая конструкция, состоящая из рамы и ребер жесткости (в дальнейшем – Каркас щита)

· Палуба из ламинированной фанеры

С помощью модуля Simulation был произведен статический анализ созданной модели.

Задание граничных условий:

-В соответствии с номенклатурой, в приведенной таблице указаны материалы и номера их ГОСТов, используемые для изготовления опалубки данной серии.

Палуба - Фанера общего назначения;

Профиль - Сталь 10.

В следующей таблице приведены параметры(необходимые для задания материальных уравнений связи напряжения и деформации), запрашиваемые системой для проведения данного вида анализа.

-При исследовании потребовалось изучение физических условий эксплуатации опалубочных элементов в монолитном строительстве. В зависимости от различных условий нагрузка может видоизменяться. Нагрузка была задана трех видов:

· равномерное нагрузка. В качестве значения используется предельно допустимое давление согласно номенклатуре 90кН/м²;

· треугольная нагрузка (левый нижний угол слайда);

· Усеченная треугольная нагрузка (правый нижний угол слайда).

по следующему закону (P=ρh). Для бетонной смеси используемой в отечественном монолитном строительстве ρ=2500 кг/м².

-Кроме того, важно знать как в реальных условиях устанавливается и закрепляется модель или определить граничные условия с точки зрения МКЭ. Для имитации реальных видов креплений в модели было установлено 2 типа креплений в 4 местах установки тяжей:

· Имитирующий стяжку и позволяющий поворот только вокруг своей оси.

· Имитирующий опору гайки и позволяющий перемещение только по плоскости прилегания.

В системе SolidWorks Simulation сетка создается автоматическим построителем, поэтому пользователь может управлять только стартовыми параметрами для создания сетки и не может работать с каждым элементом, поэтому в данной системе есть высокая вероятность создания не качественных элементов (слишком вытянутых). В данной системе этот недостаток постарались компенсировать использованием элементов высокого порядка. В SolidWorks Simulation для оболочек используются элементы - плоские треугольники или параболический треугольный элемент (элемент второго порядка), а для твердых тел - тетраэдры чернового качества или параболические тетраэдры высокого качества. Использования такого рода элементов позволяет повысить точность, но усложняет дальнейший расчет.

Средствами системы Simulation, для запуска анализа МКЭ, была создана трехмерная расчетная сетка, представленная на слайде и ее укрупненный вариант. Сетка в данном примере комбинированная. Так как каркас достаточно тонкий и не позволяет создать сетку достаточной точности в несколько рядов элементов, то каркас задается как оболочка которая дискретезируется плоскими треугольными элементами второго порядка, а палуба, как твердое тело, тетраэдрами высокого качества.

На следующем слайде представлены эпюры перемещения опалубки при воздействия на нее разного вида нагрузок. Как видно в зависимости от формы давления видоизменялась и форма деформации опалубки.

В результате выполнения анализа в системе Simulation было выявлено, что, вероятней всего, ни один из данных видов нагрузок опалубка с данными характеристиками материалов и конструкцией не выдерживает в местах установки тяжей.

Заключение

Метод конечных элементов является одним из наиболее распространенных методов проведения инженерных анализов разрабатываемых деталей. С помощью данного метода можно исследовать детали любой сложности и неоднородными материалами. В большинстве современных САПР есть возможность проведение инженерного анализа, с применением МКЭ. Популярность МКЭ обусловлена его результативностью и возможностью решения широкого спектра задач.