11

Komputerowa Analiza Konstrukcji - materiały pomocnicze dla studentów
Stanisław Burzyński, KMBiM WILIŚ PG, 2012

III

Konstrukcje powierzchniowe - PSN, PSO

1.

Definiowanie konstrukcji

Konstrukcji w PSN trzeba nadać grubość zgodną z projektem.

Konstrukcja w PSO ma z góry zadaną grubość (wymiar poprzeczny) równą 1m, niezależną od
innych ustawień programu. Obciążenia, naprężenia i reakcje są zawsze podane na 1m długości
konstrukcji.

1.1.

Wykorzystanie symetrii

W przypadkach zadań o symetrycznej geometrii i symetrycznym obciążeniu należy analizować tylko
cześć konstrukcji, pamiętając o zadaniu warunków brzegowych (podpór) odzwierciedlających pracę
konstrukcji jako całości.

1.2.

Kontury, podział łuku

Wewnątrz obszaru otoczonego konturem można zastosować jeden typ siatkowania. Stąd też
uzasadnione jest czasem dzielenie konstrukcji na kilka konturów, np. gdy jedna część konstrukcji jest
regularna (siatka Coonsa) a inna nieregularna (bardziej odpowiednia jest siatka Delaunaya).

Często w konturach konstrukcji występują fragmenty łuków kołowych. Ze względu na ograniczenia
Metody Elementów Skończonych łuk musi być aproksymowany linią łamaną, której wierzchołki leżą
na niej. Aproksymacja ta może być przeprowadzana automatycznie – należy wtedy pozostawić
odznaczoną opcję „Dyskretyzacja łuków” w parametrach tworzonej polilinii, kręgu lub łuku.

W takim wypadku aproksymacja łuku będzie dostosowana do wymiarów elementów skończonych w
sąsiedztwie.

Można też dyskretyzację wprowadzić ręcznie. W takim wypadku odcinki linii łamanej aproksymującej
łuk powinny mieć długość bliską wielkości elementów skończonych w jej sąsiedztwie. Na poniższym
rysunku przedstawiono dobrą i złą dyskretyzację łuków przy przyjętym podziale na elementy
skończone.

12

Komputerowa Analiza Konstrukcji - materiały pomocnicze dla studentów
Stanisław Burzyński, KMBiM WILIŚ PG, 2012

1.3.

Siatkowanie.

W programie dostępną są 2 metody siatkowania: Coonsa i Delaunaya.

metoda Coonsa, przykłady metody Coonsa, metoda Delaunaya, przykłady metody Delaunaya.

1.4.

Podpory

W PSN i PSO możliwe jest blokowanie przesuwów węzłów lub krawędzi konturów. W praktyce ta
druga możliwość jest tożsama z zablokowaniem przesuwów wszystkich węzłów dyskretyzacji ES
znajdującymi się na tej krawędzi. Podpory można definiować w układzie globalnym, lokalnym panela
lub pod dowolnym kątem.

W przypadku zadań w PSN i PSO nie powinno używać się stwierdzenia krawędź utwierdzona.
Elementy stosowane w tych analizach nie posiadają obrotowych stopni swobody, których to blokadę
(wraz z przesuwami) zwykle nazywa się utwierdzeniem.

2.

Obliczenia

W przypadku bardzo rozbudowanych geometrii z wieloma przypadkami obciążeń obliczenia mogą
stać się bardzo czasochłonne.

3.

Rezultaty

3.1.

Mapy

Przy przeglądaniu wyników należy zawsze upewnić się co do układu współrzędnych w jakim są one
wyświetlane. Może być to dowolny układ, różny od lokalnego układu panel i globalnego układu
współrzędnych. W szczególności może być to układ biegunowy.

3.2.

Tabele

Tabela Wyniki dla płyt i powłok pokazuje wartości naprężeń, sił membranowych i innych wielkości.
Szczególnie należy zwrócić uwagę na układ współrzędnych w jakim prezentowane są wyniki.
Nagłówek kolumny sXX oznacza naprężenia normalne w kierunku x ale mimo użycia wielkiej litery nie
musi być to kierunek głównego układu współrzędnych. Dopiero po kliknięciu polecenia Kolumny z
menu kontekstowego możemy się przekonać w jakim układzie współrzędnych prezentowane są
wyniki.

3.3.

Przecięcia paneli

Przecięcia paneli wykresy sił wewnętrznych wzdłuż zdefiniowanych na panelach odcinkach.

Częstym powodem braku widoczności wykresów jest aktywna opcja Położenie wykresu: normalnie w
zakładce Wykresy okna Przecięcia paneli. W przypadku PSN i PSO czytelniej jest przedstawiać wykresy
w płaszczyźnie konstrukcji.

4.

Sprawdzenie poprawności

Poprawność rozwiązania sprawdza się przez weryfikację zbieżności (przy zagęszczaniu siatki)
naprężeń lub przemieszczeń w wybranych punktach konstrukcji. Należy je wybierać poprawnie,
mając na uwadze ich znaczenie dla całej konstrukcji jak i ograniczenia metody.

Nie należy sprawdzać wartości naprężeń w miejscach działania sił skupionych (zadanych obciążeń lub
reakcji). W miejscach tych analitycznie wyznaczone naprężenia dążą do nieskończoności, czego
przybliżona MES nie odzwierciedla. Naprężenia osiągają realne wartości w pewnej odległości od
miejsca przyłożenia siły skupionej, tą odległość trzeba ustalać indywidualnie dla każdego przypadku,
zależnie od geometrii zadania i podziału na ES. Można natomiast sprawdzać w takich punktach
przemieszczenia w kierunku zgodnym z działaniem siły.

Wybrane punkty powinne być istotne ze względu na projektowanie konstrukcji. Należy sprawdzać
przemieszczenia w przęsłach lub na końcach wsporników, a naprężenia tam gdzie osiągają znaczące
wartości.