background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

 

Element CST 

 

materiały do wykładu nr 4b 

 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Element CST 

– element trójkątny o stałych odkształceniach 

                                    (

C

onstant 

S

train 

T

riangle) 

( )

i

i

i

j

e

j

j

k

k

k

u

v

u

v

u

v

 

 

 

 

 

 

   

   

   

 

 

q

q

q

q

a

a

a

u

v

 

  

 

q

( )

xi

yi

xj

e

yj

xk

yk

P

P

P

P

P

P

  

P

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Interpolacja pola przemieszczeń

 

( )

( , )

( , )

e

x y

x y

u

N

q

( , )

( , )

( , )

u x y

x y

v x y

 

u

i

j

k

 

N

N

N

N

0

0

i

i

i

N

N

 

N

0

0

j

j

j

N

N

 

N

0

0

k

k

k

N

N

 

N

0

0

0

0

0

0

i

j

k

i

j

k

N

N

N

N

N

N

 

N

1

( , )

i

N

i

j

k

j

i

i

j

j

k

k

a

a

a

k

x y

 

 

 

 

 

q

u

N

N

N

q

N q

N q

N q

N q

q

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Interpolacja pola odkształceń

 

( , )

( , )

x y

x y

ε

Du

0

( , )

0

( , )

u

x

x

u x y

v

v x y

y

y

u

v

y

x

y

x

 

 

 

 

 

 

 

 

( )

( )

( , )

( , )

( , )

( , )

e

e

x y

x y

x y

x y

ε

Du

DN

q

B

q

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Interpolacja pola odkształceń

 

0

0

0

0

( , )

( , )

0

0

0

0

i

j

k

i

j

k

x

N

N

N

x y

x y

N

N

N

y

y

x

 

B

DN

0

0

0

( , )

0

0

0

j

i

k

j

i

k

j

j

i

i

k

k

N

N

N

x

x

x

N

N

N

x y

y

y

y

N

N

N

N

N

N

y

x

y

x

y

x

 

B

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Interpolacja pola naprężeń

 

( )

( , )

( , )

( , )

x

y

e

xy

x y

x y

x y

σ

CB

q

2

1

0

1

0

1

0

0

0.5(1

)

E

C

1

0

2

1

0

1 2

0

0

0.5(1 2 )

G

C

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Zasada prac wirtualnych

 

w

z

L

L

T

T

w

B

B

L

h

dB

h

dB

ε σ

ε Cε

T

T

z

B

B

L

h

dB

h

dB

u b

u t

( )

e

ε Bq

( )

e

u

Nq

T

T

T

B

B

B

h

dB

h

dB

h

d B

ε Cε

u b

u t

( )

( )

( )

( )

T

T

T

T

T

T

e

e

e

e

B

B

B

h

dB

h

dB

h

d B

q B CBq

q N b

q N t

( )

( )

( )

T

T

T

T

T

e

e

e

B

B

B

h

dB

h

dB

h

d B

q

B CB

q

q

N b

N t

( )

( )

( )

e

e

e

K q

P

( )

e

K

( )

e

P

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Agregacja, rozwiązanie układu równań

 

( )

1

e

N

e

e

K

K

Kq

P

Ekstrakcja

 

( )

e

q

Obliczenie naprężeń i odkształceń

 

( )

x

y

e

xy

ε

Bq

x

y

xy

σ

Obliczenie sił

 

( )

( )

( )

e

e

e

S

K q

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

Element CST 

Funkcje kształtu dla elementu CST

 

1

2

3

4

5

6

( , )

( , )

u x y

A

A x

A y

v x y

A

A x

A y

1

2

3

1

2

3

1

2

3

( ,

)

(

,

)

(

,

)

i

i

i

i

i

j

j

j

j

j

k

k

k

k

k

u x y

u

A

A x

A y

u x y

u

A

A x

A y

u x y

u

A

A x

A y

 

4

5

6

4

5

6

4

5

6

( ,

)

(

,

)

(

,

)

i

i

i

i

i

j

j

j

j

j

k

k

k

k

k

v x y

v

A

A x

A y

v x y

v

A

A x

A y

v x y

v

A

A x

A y

 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

10 

Element CST 

1

( , )

2

1

( , )

2

i

i

i

i

j

j

j

k

k

k

j

k

i

i

i

i

j

j

j

k

k

k

j

k

u

u x y

a

b x c y

a

b x c y

a

b x c y

u

A

u

v

v x y

a

b x c y

a

b x c y

a

b x c y

v

A

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(

)

(

)

(

)

i

j

k

j

k

i

k

i

j

A

x y

y

x y

y

x y

y

i

j

k

k

j

j

k

i

i

k

k

i

j

j

i

a

x y

x y

a

x y

x y

a

x y

x y

i

j

k

j

k

i

k

i

j

b

y

y

b

y

y

a

y

y

 

i

k

j

j

i

k

k

j

i

c

x

x

c

x

x

c

x

x

 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

11 

Element CST 

i

i

i

i

N

a

b x c y

 

(

)

(

)

i

j

k

k

j

j

k

k

j

N

x y

x y

y

y x

x

x y

1

2

i

i

N

b

x

A

1

2

i

i

N

c

y

A

0

0

0

0

0

0

1

( , )

0

0

0

0

0

0

2

j

i

k

i

j

k

j

i

k

i

j

k

i

i

j

j

k

k

j

j

i

i

k

k

N

N

N

x

x

x

b

b

b

N

N

N

x y

c

c

c

y

y

y

A

c

b

c

b

c

b

N

N

N

N

N

N

y

x

y

x

y

x

B

( )

T

T

e

B

h

dB

h

A

K

B CB

B CB

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

12 

Element CST 

Przykład tarczy PSN: M.Sondej 

Przykład

 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

13 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

14 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

15 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

16 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

17 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

18 

background image

Metody Obliczeniowe 

Katedra Mechaniki Budowli i Mostów, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska, Politechnika Gdańska 
B u d o w n i c t w o ,  s e m e s t r  5 ,   r o k  a k a d e m i c k i  2 0 1 3 / 1 4  

Magdalena Rucka 

 

19 

Element CST 

Reprezentacja graficzna 

x

 w postaci mapy naprężeń 

odkształconego modelu w programie ABAQUS 

epsilon = 
       

x

           

y

           

xy

 

   0.00099843  -0.00028311    7.34e-005 
   0.00086211 -1.8075e-017   -7.34e-005 
   0.00097623  -0.00029206  2.3189e-006 
   0.00097193  -0.00028311 -2.3189e-006 
sigma = 
       

x

           

y

           

t

xy

 

  2.0579e+008  3.6978e+006  5.7873e+006 
  1.9421e+008  5.8264e+007 -5.7873e+006 
  2.0018e+008  1.8284e+005  1.8284e+005 
  1.9982e+008  1.9067e+006 -1.8284e+005 

S = 
 
     -102894       -2894      100000        1045        2894        1849 
       97106       -2894     -100000       32026        2894      -29132 
     -100091         -91      100000           0          91          91 
       99909         -91     -100000        1045          91        -953