Hajlított tartó: feladat Beam 1D végeselemmel

Hasonló dokumentumok
Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása végeselemes módszer segítségével

Példa: Tartó lehajlásfüggvényének meghatározása a Rayleigh Ritz-féle módszer segítségével

Hajlított tartó elmozdulásmez jének meghatározása Ritz-módszerrel

A végeselem módszer alapjai. 2. Alapvető elemtípusok

A K É T V É G É N A L Á T Á M A S Z T O T T T A R T Ó S T A T I K A I V IZS-

TERMÉKTERVEZÉS NUMERIKUS MÓDSZEREI. 1. Bevezetés

Statikailag határozatlan tartó vizsgálata

DEBRECENI EGYETEM, MŰSZAKI KAR, ÉPÍTŐMÉRNÖKI TANSZÉK. Acélszerkezetek II. IV. Előadás

CAD-CAM-CAE Példatár

TERMÉKSZIMULÁCIÓ. Dr. Kovács Zsolt. Végeselem módszer. Elıadó: egyetemi tanár. Termékszimuláció tantárgy 6. elıadás március 22.

Vasbetonszerkezetek II. Vasbeton lemezek Rugalmas lemezelmélet

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA GÉPÉSZET ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

SZIMULÁCIÓ ÉS MODELLEZÉS AZ ANSYS ALKALMAZÁSÁVAL

BME Gépészmérnöki Kar 3. vizsga (112A) Név: 1 Műszaki Mechanikai Tanszék január 11. Neptun: 2 Szilárdságtan Aláírás: 3

Tartószerkezet-rekonstrukciós Szakmérnöki Képzés

A= a keresztmetszeti felület cm 2 ɣ = biztonsági tényező

Lemez- és gerendaalapok méretezése

CAD-CAM-CAE Példatár

Gyakorlati útmutató a Tartók statikája I. tárgyhoz. Fekete Ferenc. 4. gyakorlat. Széchenyi István Egyetem,

Gyakorlati útmutató a Tartók statikája I. tárgyhoz. Fekete Ferenc. 5. gyakorlat. Széchenyi István Egyetem, 2015.

Számítógépes geometria (mester kurzus)

(kidolgozta: Dr. Nagy Zoltán egyetemi adjunktus)

Energiatételek - Példák

end function Az A vektorban elõforduló legnagyobb és legkisebb értékek indexeinek különbségét.. (1.5 pont) Ha üres a vektor, akkor 0-t..

VisualNastran4D. kinematikai vizsgálata, szimuláció

A befogott tartóvég erőtani vizsgálatához II. rész

Csatlakozás a végeselem modulhoz SolidWorks-ben

Egy rugalmas megtámasztású tartóról

FELADAT LEÍRÁSA MEGOLDÁS ANSYS-BAN

Végeselem módszer 1. gyakorlat

Példa keresztmetszet másodrendű nyomatékainak számítására

CAD technikák Mérnöki módszerek gépészeti alkalmazása

MUNKAGÖDÖR TERVEZÉSE

2. Rugalmas állandók mérése jegyzőkönyv javított. Zsigmond Anna Fizika Bsc II. Mérés dátuma: Leadás dátuma:

Rugalmas állandók mérése

GÉPEK DINAMIKÁJA 7.gyak.hét 1. Feladat

Az igénybevételi ábrák témakörhöz az alábbi előjelszabályokat használjuk valamennyi feladat esetén.

Frissítve: Csavarás. 1. példa: Az 5 gyakorlat 1. példájához hasonló feladat.

Dr. Égert János Dr. Molnár Zoltán Dr. Nagy Zoltán ALKALMAZOTT MECHANIKA

Rugalmasan ágyazott gerenda. Szép János

Végeselem analízis. 1. el adás

l 1 Adott: a 3 merev fogaskerékből álló, szabad rezgést végző rezgőrendszer. Adott továbbá

Példa: Háromszög síkidom másodrendű nyomatékainak számítása

3) Mit fejez ki az B T DBdV kifejezés, és mi a fizikai tartalma a benne szereplő mennyiségeknek?

Véletlen jelenség: okok rendszere hozza létre - nem ismerhetjük mind, ezért sztochasztikus.












Pere Balázs október 20.

Lineáris algebra numerikus módszerei

Navier-formula. Frissítve: Egyenes hajlítás


Statikai egyensúlyi egyenletek síkon: Szinusztétel az CB pontok távolságának meghatározására: rcb

Kiegészítés a három erő egyensúlyához

Gyakorlat 04 Keresztmetszetek III.

Rákóczi híd próbaterhelése

Mérnöki faszerkezetek korszerű statikai méretezése

Egy érdekes statikai - geometriai feladat

Ejtési teszt modellezése a tervezés fázisában

MATLAB alapismeretek II.

GÉPÉSZETI ALAPISMERETEK

Példa: Normálfeszültség eloszlása síkgörbe rúd esetén

Budapesti Műszaki és Gazdaságudományi Egyetem

2. E L Ő A D Á S D R. H U S I G É Z A

TENGELY TERHELHETŐSÉGI VIZSGÁLATA

TERMÉKSZIMULÁCIÓ I. 9. elıadás

Lineáris algebra I. Vektorok és szorzataik

Tervezés katalógusokkal kisfeladat

SIKALAKVÁLTOZÁSI FELADAT MEGOLDÁSA VÉGESELEM-MÓDSZERREL

V É G E S E L E M M Ó D S Z E R M É R N Ö K I M E C H A N I K A I A L K A LM A Z Á S A I

Újdonságok 2013 Budapest

Síklapokból álló üvegoszlopok laboratóriumi. vizsgálata. Jakab András, doktorandusz. BME, Építőanyagok és Magasépítés Tanszék

Csuklós szerkezetek reakciói és igénybevételi ábrái. Frissítve: példa: A 12. gyakorlat 1. feladata.

Végeselem módszer 2. gyakorlat

Példa: Síkbeli rugalmasságtani feladat megoldása végeselemes módszerrel

Rugalmas állandók mérése

Mozgatható térlefedő szerkezetek

Nyomás a dugattyúerők meghatározásához 6,3 bar. Nyersanyag:

Nemparaméteres próbák

MECHANIKA I. rész: Szilárd testek mechanikája

Feladatok az 5. hétre. Eredményekkel és teljesen kidolgozott megoldásokkal az 1,2,3.(a),(b),(c), 6.(a) feladatokra

TARTALOMJEGYZÉK. 1. KIINDULÁSI ADATOK Geometria Anyagminőségek ALKALMAZOTT SZABVÁNYOK 6.

A síkbeli Statika egyensúlyi egyenleteiről

FEGYVERNEKI SÁNDOR, Valószínűség-sZÁMÍTÁs És MATEMATIKAI

2. Milyen értéket határoz meg az alábbi algoritmus, ha A egy vektor?. (2 pont)

SCILAB programcsomag segítségével

Tartalom. 1. Állapotegyenletek megoldása 2. Állapot visszacsatolás (pólusallokáció)

Járműelemek. Rugók. 1 / 27 Fólia

Fogorvosi anyagtan fizikai alapjai 6.

Trapézlemez gerincő tartók beroppanásvizsgálata

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA KÖZLEKEDÉSGÉPÉSZ ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ A MINTAFELADATOKHOZ

Adatbázis Rendszerek II. 5. PLSQL Csomagok 16/1B IT MAN

Átírás:

Hajlított tartó: feladat Beam 1D végeselemmel A feladatlapon szereplő példa megoldása. A megoldáshoz 1 dimenziós hajlított gerendaelemeket ("beam") használunk. Verzió: 2018.10.15. (%i1) kill(all)$ Az adatok SI alapmértékegységekben (m^2,pa,m,n) (%i7) a:0.8$ b:0.4$ d:0.02$ E0:50e9$ F1:2500$ M1:-500$ p0:-5000$ 1 Merevségi mátrix összeállítása Elemi merevségi mátrix képletéhez saját függvény: (%i8) Kef(I,E,L):=I*E/L^3*matrix( [12, 6*L, -12, 6*L], [6*L, 4*L^2, -6*L, 2*L^2], [-12, -6*L, 12, -6*L], [6*L, 2*L^2, -6*L, 4*L^2] )$ Másodrendű nyomatékok (%i10) I1:(2*d)^4*%pi/64,numer; I2:d^4*%pi/64,numer; Mindkét szakaszon 1-1 elemet használunk. Az elemek hosszai: (%i12) L1:a; L2:b; Rugalmassági moduluszok: (%i14) E1:E0; E2:4*E0; Az egyes elemek merevségi mátrixai

(%i16) Ke1:Kef(I1,E1,L1); Ke2:Kef(I2,E2,L2); A mátrixok és vektorok átméretezéséhez hasznos parancsok definiálása. (A megadott helyekre másolják mátrixok és vektorok elemeit. Nem része a tananyagnak a parancsok működésének megértése, bemásolható és használható.) (%i20) SubMatrix(Mx,rows):=block([n,mx],n:length(rows),mx:zeromatrix(n,n), for i:1 thru n do for j:1 thru n do mx[i,j]:mx[rows[i],rows[j]], return (mx))$ ExtMatrix(mx,rows,size):=block([n,Mx],n:length(rows),Mx:zeromatrix(size,size), for i:1 thru n do for j:1 thru n do Mx[rows[i],rows[j]]:mx[i,j], return (Mx))$ SubVector(Mx,rows):=block([n,mx],n:length(rows),mx:zeromatrix(n,1), for i:1 thru n do mx[i,1]:mx[rows[i],1], return (mx))$ ExtVector(mx,rows,size):=block([n,Mx],n:length(rows),Mx:zeromatrix(size,1), for i:1 thru n do Mx[rows[i],1]:mx[i,1], return (Mx))$ Elemek szabadságifok-sorszámainak tárolása: (Az egyes elemek hányas sorszámú szabadsági fokokhoz csatlakoznak) (Ne feledjük, minden csomópontban 2 szabadságfok van, összesen 2 3=6 DOF!) (%i22) edof1:[1,2,3,4]$ edof2:[3,4,5,6]$ A 6 6-os globális merevségi mátrix összeállítása: (%i23) Kglob:ExtMatrix(Ke1,eDOF1,6)+ExtMatrix(Ke2,eDOF2,6); 2 Teljes rendszerre vonatkozó (globális) megoldás Az első elemre ható, megoszló terhelésből származó tehervektor: (Most csak az 1. elemre hat megoszló terhelés, de több ilyen vektor is lehet). (%i24) Fpe1:p0*L1/2*matrix([1],[L1/6],[1],[-L1/6]);

Az aktív erők vektora. (Az első tagban a koncentrált terhelések - erő és nyomaték - vannak a megfelelő helyekre írva). (A második tagban a megoszló terhelés szerepel, ha több elemre is hat megoszló terhelés, több ilyen tag is lesz). (%i25) Faktiv:matrix([0],[0],[F1],[0],[0],[M1])+ExtVector(Fpe1,eDOF1,6); 2.1 A leszűkített (kondenzált) rendszer megoldása (A megoldás lépései nagyon hasonlóak korábbi Maxima laborokhoz.) A szabad szabadsági fokok megadása (a 2. csomópont teljesen szabad - 3. 4. szabadságfokok, a 3. csomópontnak pedig az elfordulása): (%i26) szabaddof:[3,4,6]$ A rendszer leszűkítése a szabad szabadsági fokokra: (%i28) Kkond:SubMatrix(Kglob,szabadDOF); Fkond:SubVector(Faktiv,szabadDOF); A leszűkített rendszer megoldás a K.U=F egyenlet alapján. (%i29) Ukond:invert(Kkond).Fkond; 2.2 A teljes rendszer megoldása A kapott eredményt kiterjesztjük a teljes, megkötött szabadsági fokokat is tartalmazó rendszerre. (%i30) Uglob:ExtVector(Ukond,szabadDOF,6);

A globális tehervektor számítása a K*U=F egyenlet alapján. (%i31) Fglob:Kglob.Uglob; A reakcióerőket megkaphatjuk, ha a teljes erővektorból kivonjuk az aktív erőket: (%i32) Freakc:Fglob-Faktiv; Az 3-4 szabadsági fokoknál a kerekítési hiba miatti kis értékek vannak. A többi reakcióerő kinyerése külön változóba: (%i35) AyVEM:Freakc[1,1]; MAVEM:Freakc[2,1]; ByVEM:Freakc[5,1]; 3 A lehajlásfüggvény megahározása Az elemi elmozdulásvektorok (%i37) Ue1:SubVector(Uglob,eDOF1); Ue2:SubVector(Uglob,eDOF2);

A formafüggvények vektorához saját függvény. (Ezekkel lehet a csomóponti elmozdulásokból az elem belsejében lévő elmozdulásokat számítani.) (Az első paraméter -x0- az elem bal széle, a második paraméter -L- pedig az elem hossza.) (%i38) Nef(x0,L):=ev(matrix([ 1/4*(1-ξ)^2*(2+ξ), 1/8*L*(1-ξ)^2*(1+ξ), 1/4*(1+ξ)^2*(2-ξ), -1/8*L*(1+ξ)^2*(1-ξ) ]),ξ=2*(x-x0)/l-1,expand)$ Az egyes elemek formafüggvényei: (%i40) N1:Nef(0,L1); N2:Nef(L1,L2); A lehajlásfüggvények számítása (y1 és y2) az egyes elemekre. (%i42) y1:n1.ue1,expand; y2:n2.ue2,expand; A közös elmozdulásfüggvény (if feltétel segítségével minden szakaszon azt ábrázoljuk, ami ott érvényes) (%i44) yvem: if x<l1 then y1 else y2$ wxplot2d(yvem,[x,0,l1+l2],[xlabel,"x[m]"],[ylabel,"y[m]"]);

(Több szakasznál több if-et kellene egymásba ágyaznunk, pl. if x<... then y1 else if x<... then y2 else y3) Az elfordulás számítása (%i48) fi1:diff(y1,x)$ fi2:diff(y2,x)$ fivem: if x < L1 then fi1 else fi2$ wxplot2d(fivem,[x,0,l1+l2],[xlabel,"x[m]"],[ylabel,"fi[rad]"]); A hajlító nyomaték számítása (%i52) Mh1:-diff(fi1,x)*(I1*E1)$ Mh2:-diff(fi2,x)*(I2*E2) $ MhVEM: if x < L1 then Mh1 else Mh2$ wxplot2d(mhvem,[x,0,l1+l2],[xlabel,"x[m]"],[ylabel,"mh[nm]"]);

4 Analitikus megoldás rugalmas szál differenciálegyenletével 4.1 Megoldás a rugalmas szál differenciálegyenletével (A részletesebb magyarázatért lásd a 2. labor anyagát.) (%i58) Mh1a:MAa-Aya*x-p0*x^2/2$ fi1a:integrate(-mh1a/(i1*e1),x)+c1$ y1a:integrate(fi1a,x)+c2$ Mh2a:MAa-Aya*x-p0*L1*(x-L1/2)-F1*(x-L1)$ fi2a:integrate(-mh2a/(i2*e2),x)+c3$ y2a:integrate(fi2a,x)+c4$ Mivel a rendszer statikailag határozatlan, a statikai egyenletekből nem határozhatók meg a reakcióerők. Ezért az összes ismeretlent (reakcióerők, c-k) egyszerre határozzuk meg, a statikai egyenletekből és a peremfeltételekből (illeszkedés, késznyerek). (%i63) ratprint:false$ statika:[ Aya+Bya+F1+p0*L1=0, p0*l1^2/2+f1*l1+bya*(l1+l2)+maa+m1=0 ]; illeszk:[ ev(y1a-y2a,x=l1)=0, ev(fi1a-fi2a,x=l1)=0 ]; kenyszerek:[ ev(y1a,x=0)=0, ev(fi1a,x=0)=0, ev(y2a,x=l1+l2)=0 ],expand; megold:linsolve(append(statika,illeszk,kenyszerek),[maa,aya,bya,c1,c2,c3,c4]),numer;

A lehajlásfüggvények (%i66) y1a2:y1a,megold,expand; y2a2:y2a,megold,expand; yanal:if x<l1 then y1a2 else y2a2$ A szögelfordulás függvények (%i69) fi1a2:fi1a,megold,expand; fi2a2:fi2a,megold,expand; fianal:if x<l1 then fi1a2 else fi2a2$ A hajlító nyomaték függvények (%i72) Mh1a2:Mh1a,megold,expand; Mh2a2:Mh2a,megold,expand; MhANAL:if x<l1 then Mh1a2 else Mh2a2$ 4.2 Az analitikus eredmények összehasonlítása a VEM megoldással Lehajlás (%i73) wxplot2d([yvem,yanal],[x,0,l1+l2],[legend,"vem","analitikus"],[y,0,0.018], [xlabel,"x [m]"], [ylabel, "y [m]"]);

Szögelfordulás (%i74) wxplot2d([fivem,fianal],[x,0,l1+l2],[legend,"vem","analitikus"],[y,-0.1,0.06], [xlabel, "x [m]"],[ylabel,"fi [rad]"]); Hajlító nyomaték (%i75) wxplot2d([mhvem,mhanal],[x,0,l1+l2],[legend,"vem","analitikus"],[y,-500,800], [xlabel,"x [m]"], [ylabel, "Mh [Nm]"]);

A hajlítónyomaték hibája x=a/2-nél: (%i78) vem:mhvem,x=a/2; anal:mhanal,x=a/2; relhiba:abs((vem-anal)/anal); Vagyis a hajlító nyomaték relatív hibája 44%. a itt több elemet használunk, a VEM megoldás pontosítható. BME Műszaki Mechanikai Tanszék. Kidolgozta: A.M. Created with wxmaxima.