ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ ЗВІТІВ ПРО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

· Індивідуальне завдання з детальним формулюванням розв’язуваної задачі;

· Графічна схема взаємодії класів з поясненням;

· Текст програми мовою C++. Програма повинна контролювати правильність введення вхідних даних та мати коментарі до її основних структурних конструкцій.

· Результати комп’ютерної реалізації програми. Вказується формат і значення вхідних даних та отриманих для них результатів;

· Висновки. Вказується призначення програми, функціональні можливості, обмеження на її застосування, можливі варіанти вдосконалення та які знання отримано в ході виконання роботи.

Звіт повинен бути написаний українською мовою, акуратно та грамотно, з дотриманням правил оформлення ділової докумен­тації. Назви розділів звіту візуально виділити розміром, жирністю, курсивом шрифта або підкресленням.

ПРИКЛАД РОЗРАХУНКУ ЗУСИЛЬ В ПЛОСКІЙ ФЕРМІ.
ПІДБІР ПЕРЕТИНІВ ПЛОСКОЇ ФЕРМИ В ПК «ЛИРА»

1. Запустити ПК «ЛИРА» . Для цього натиснути «Пуск -> Все программы -> Lira Soft -> «ЛИРА» -> «ЛИРА» ». При відкритті ПК «ЛИРА» автоматично буде запропоновано вибрати тип розрахункової схеми (рис.1). У ПК «ЛИРА», як і у ряді інших ПК приймається, що вісь OZ завжди вертикальна, тобто є нормаллю до поверхні землі. У даному прикладі ми розглядаємо розрахунок плоскої ферми, тому виберемо варіант 2, як показано на рис.1 і натиснемо кнопку із зображенням зеленої «галочки» внизу цього вікна для підтвердження вибору. Кнопка «галочка» замінює кнопку «ОК», наявну в більшості ПК.

Рис. 1. Вибір типу розрахункової схеми

2. Подвійним клацанням миші по синьому заголовку внутрішнього вікна, розвернемо його на повний розмір.

3. Першим етапом вирішення поставленої задачі є задання геометричної схеми завдання. Для цього є 3 варіанти:

а) безпосереднє використання інструментарію ПК «ЛИРА» для задання вузлів ферми і подальшого їх з'єднання елементами-стержнями;

б) використання спеціального інструменту «Ферми» для генерації схеми і подальшого коректування вручну.

в) імпорт геометрії з файлу «*.dxf», створеного, наприклад, в ПК Autodesk AutoCAD.

Тут відзначимо, що у кожного із способів є плюси і мінуси, проте останній варіант найбільш універсальний, оскільки дозволяє швидко імпортувати вже готову схему, зроблену наприклад, конструктором. Його і розглянемо. Вам знадобиться також попередньо підготувати такий файл. Припустимо, що файл називається «Ferma-36.dxf».

4. У меню програми виберемо «Файл -> Импортировать задачу», як показано на рис.2, далі вкажемо тип файлу «dxf-файлы (*.dxf)» і виберемо файл.

Рис. 2. Початок імпорту.	Рис. 3. Вибір файлу.

5. Натиснемо кнопку «Исходный размер», як показано на рис.4. Звернемо увагу на те, що площина ферми співпадає з площиною XOY (для того, щоб в цьому переконатися подивимося на нижній лівий кут екрану, де розташовується трійка глобальних осей координат OXYZ). Все відбулося правильно, оскільки в AUTOCAD ви швидше за все будували ферму в цих осях.

Рис. 4. Вписування зображення в екран.	Рис. 5. Відмітка вузлів і елементів.

6. Повернемо ферму так, щоб її площина співпала з площиною XOZ. Натиснемо по черзі кнопки «Отметка узлов» і «Отметка элементов» (рис.5) і методом виділення протяганням прямокутної області виділимо всю ферму (рис.6), після чого вона стане червоною.

Рис. 6. Вибір ферми методом протягання

7. Далі в меню програми виберемо «Схема -> Корректировка -> Переместить выбранные объекты» (рис.7).

Рис. 7. Вибір інструменту для переміщення ферми в просторі.

У вікні, що з'явилося, виберемо 4-у закладку і встановимо параметри як показано на рис. 8. Натиснемо кнопку «Зелена галочка з кружком» для підтвердження вибору.

8. Ферма займе правильне положення. Якщо це не так, повторіть процедуру повороту з потрібним кутом повороту, наприклад, ±180. Закрийте вікно «Перемещение объектов». Відмініть виділення ферми, вибравши в меню програми «Выбор -> Отмена выделения» або натиснувши на панелі інструментів кнопку із зображенням зеленого пензлика .

9. Наступним етапом є задання зв'язків, що обмежують переміщення конструкції в просторі. Відобразимо номери вузлів ферми. Для цього в меню програми виберемо «Опции -> Флаги рисования».

У вікні, що з'явилося (див. рис.9), по черзі натиснемо зверху вниз елементи, виділені червоним кольором після чого у ферми відобразяться вузли і можна закрити вікно «Показать».

Рис. 8. Задання параметрів повороту навколо осі OX.	Рис. 9. Відображення вузлів.

10. На відображенні ферми ми бачимо, що багато вузлів «налазять» один на одного, тобто є «зайві» вузли. Це відбувається тому, що при побудові схеми в CAD-програмі були допущені неточності при стикуванні вузлів. Очистимо схему від зайвої інформації, вибравши в меню програми «Схема -> Корректировка -> Упаковка схемы». У вікні, що з'явилося, виберемо в розділі «Исключить из расчетной схемы» «Висячие узлы», після чого натиснемо кнопку «Зелена галочка з кружком» для підтвердження вибору. Закриємо вікно «Упаковка».

11. Проте ми бачимо, що центральний нижній вузол заданий невірно. Для видалення «зайвих» вузлів виберемо інструмент «Отметка узлов» (див. рис.5). Кнопку «Отметка элементов» відіжмемо . Наведемо вістря покажчика миші прямо на вузол, що лежить між вузлами 13 і 16 і натиснемо ліву кнопку миші. Система видасть вікно із запитом: який з трьох вузлів вибрати. Виберемо рядок «Вузол 3» і натиснемо кнопку «Зелена галочка». Для видалення вузла натиснемо на клавіатурі кнопку «Delete». Звернемо увагу, що це приведе до видалення нижніх поясів. Мабуть при побудові в CAD-програмі вони були задані двома відрізками. Для системи «ЛИРА» необхідно задавати стержні окремо, так, щоб стержень не мав точок перетину з іншими стержнями всередині себе. Ще раз натиснемо на вузол, що лежить між вузлами 13 і 16. У вікні запиту виберемо «вузол 23», натиснемо кнопку «Зелена галочка». Для видалення вузла натиснемо на клавіатурі кнопку «Delete». Віддалилися ще два стержні. Натиснемо кнопку «Отметка элементов» і відіжмемо кнопку «Отметка узлов» . Виберемо елементи верхнього поясу, натиснувши на стержні між вузлами 11, 25 і 25,1. Верхні пояси стануть червоними. Це ще раз підтверджує неправильність побудови схеми в CAD-системі. Натиснемо на клавіатурі кнопку «Delete». Схема набуде вигляду, як на рис. 10.

Рис. 10. Схема з видаленими поясами

12. Добудуємо бракуючі стержні. Для цього в меню програми виберемо «Схема -> Корректировка -> Добавить элемент » (рис. 11).

Рис. 11. Вікно «Добавить элемент»

Далі, потрапляючи кінцем покажчика миші в зелені точки, що зображають вузли, проведемо побудову бракуючих стержнів, по черзі натискаючи (при черговому натисненні між першим вказаним вузлом і курсором тягнутиметься «гумова нитка») на вузли 6 і 9, 9 і 10, 10 і 5, 5 і 12, 12 і 11. Перш, ніж продовжити, виберемо інструмент «Отметка узлов» і клацнемо на вузол 25. Як бачимо, в цьому вузлі залишилися два накладені вузли. Виберемо у вікні, що з'явилося, «Вузол 25» і видалимо його, натиснувши на клавіатурі кнопку «Delete». Відіжмемо кнопку «Отметка узлов» і продовжимо з'єднання вузлів, для чого включимо у вікні «Добавить элемент» «прапорець» «Указать узлы курсором». Далі вибираємо 11 і 2, 2 і 1, 1-18, 18-15, 11-24,24-1, 2-24, 24-16, 24-13, 13-4, 4-7, 16-14, 15-17, 17-22, 22-19, 21-14. Очистимо схему від зайвої інформації, вибравши в меню програми «Схема -> Корректировка -> Упаковка схемы». У вікні, що з'явилося, відразу натиснемо кнопку «Галочка з кружком», закриємо вікно «Упаковка». Отже, ми завершили коректування геометричної схеми.

13. Далі слід задати зв'язки. Натиснемо кнопку «Отметка узлов» і виберемо опорний вузол 6. Далі в меню програми виберемо «Схема -> Связи». Оскільки у вузлі 6 у нас розташовується шарнірно-нерухома опора, то встановимо прапорці у вікні «Связи в узлах» як показано на рис.12. При вибраній схемі (ознаці) задачі два переміщення і поворот допустимими ступенями вільності є переміщення уздовж осей X і Z і поворот навколо осі OY (UY). Натиснемо «галочку з кружком».

Рис. 12. Задання зв'язків у вузлі 6	Рис. 13. Задання зв'язків у вузлі 20

Далі виберемо вузол 20 (другий опорний вузол) і у вікні зв'язку у вузлах задамо тільки зв'язок по Z (рис. 13). Натиснемо «галочку з кружком». Положення опорних вузлів ферми показане на рис. 14. Закриємо вікно «Связи в узлах».

Рис. 14. Опорні вузли ферми 6 і 20, показані номери елементів

14. Наступний етап задання жорсткостей елементів. Натиснемо кнопку «Отметка элементов» і відпалюватимемо кнопку «Отметка узлов» . Далі включимо режим відображення номерів елементів для чого в меню виберемо «Опции -> Флаги рисования».

У вікні, що з'явилося, «Показать» натиснемо послідовно елементи, зверху вниз, як показано на рис. 15.

15. Перейдемо на другу закладку у вікні «Показать» «Узлы» і знімемо верхній прапорець, потім знизу натиснемо кнопку із зображенням олівця. Це приведе до відключення номерів вузлів. Закриємо вікно «Показать». Перед завданням жорсткостей необхідно визначиться з їх кількістю. Їх кількість залежить від кількості стержнів тих, що відрізняються своєю роботою, матеріалом, умовами закріплення. Тут також відзначимо, що оскільки ми збираємося провести підбір перетинів елементів ферми, то початкові значення

Рис. 15. Вивід номерів елементів

перетинів можна задати будь-якими, наприклад, «Уголок равнополочный 30х30х4». Тут тільки слід врахувати, що далі при роботі в модулі «ЛИР-СТК» може не опинитися інформації про сталь для деяких перетинів. Тому треба попередньо визначиться з сумісністю перетинів в модулях програми. Пропонований нами перетин «Уголок равнополочный 30х30х4» вже перевірено.

У таблиці 1 приведена необхідна для ухвалення рішення інформація про ліву півферму. Для заповнення стовпця ly припускаємо, що покриття по прогонах. Стовпець g_с заповнюємо після виконання статичного розрахунку, коли стане відомо, як працює стержень: стиск чи розтяг.

Таблиця 1.

Параметри стержнів

* ВП – верхній пояс, НП – нижній пояс, Р – розкос, ОР – опорний розкос, С - стійка

Для того, щоб дізнатися геометричну довжину стержнів, використовуючи наявну геометричну схему, натисніть на панелі інструментів кнопку із зображенням ліхтарика. Далі клацніть на будь-який стержень, приблизно на його середину. З'явиться вікно, в якому можна побачити бажану інформацію, наприклад, як показано на рис. 17.

16. Аналіз таблиці 1 дозволяє відповісти на питання: скільки жорсткостей необхідно. Створимо необхідну кількість жорсткостей. У меню програми виберемо «Жесткости -> Жесткости элементов». Внизу вікна, що з'явилося, натиснемо кнопку «Добавить».

Рис. 16. Кнопка інформації про об'єкт
Рис. 17. Виведення інформації	Рис. 18. Вибір типу перетину

17. Натиснемо на другу закладку «База металлических сечений» і виберемо там елемент «Два уголка», як показано на рис. 18. Двічі клацнемо на елементі «Два уголка» для відкриття його властивостей.

Рис. 19. Задання параметрів перетину

Виберемо параметри як показано на рис. 19, в полі «Комментарий» введемо «1 сечение» і натиснемо кнопку «ОК». У вікні «Жесткости элементов» в «Список типов жесткостей» з'явиться рядок (рис.20).

Клацнемо по цьому рядку і таким чином його виберемо, далі натиснемо кнопку «Копирование», розташовану внизу вікна стільки раз, поки кількість копійованих рядків не стане рівною потрібній нам кількості жорсткостей.

Далі виконаємо зі всіма новими рядками, починаючи з другого, наступні дії: 1) виділити рядок; 2) внизу екрану натиснути кнопку «Изменить»; 3) у вікні, що відкрилося, в полі «Комментарий» виправимо ім'я нашої жорсткості, наприклад, «2 сечение». У результаті отримаємо картину, як на рис.21. Зазвичай центральний стержень (на рис.13 позначений за номером 17) роблять перетином з двох кутників, розташованих хрестом. Додамо таку жорсткість, позначивши її №10. Для цього знайдемо у вкладці «База металлических сечений» (див. рис.18) тип перетину «Крестовые уголки», двічі клацнемо по ньому. Сортамент і профіль задамо, як і у інших кутників, в полі «Комментарий» напишемо «10 сечение». Далі проведемо призначення створених жорсткостей стержням нашої ферми.

Рис. 20. Добавився один рядок	Рис. 21. Сформований список жорсткостей

Для цього виконаємо наступне. У вікні «Жесткости элементов» натисніть кнопку «Добавить», щоб зменшити розмір вікна. Захопивши вікно за його синій заголовок, посуньте його так, щоб нам була доступна для дій ліва півферма.

Далі виконуємо дії, що повторюються, використовуючи дані таблиці 1 за номерами жорсткостей: 1) У вікні «Жесткости элементов» в списку типів жорсткості двічі клацнемо по першій строчці «1. Два уголка 30х30х4 (1 сечение)». При цьому трохи вище в полі «Текущий тип жесткости» з'явиться текст «1. Два уголка 30х30х4 (1 сечение)». Це означає, що зараз при призначенні елементам жорсткості задаватиметься ця жорсткість. Натиснемо кнопку «Отметка элементов» і виберемо на графічному екрані елемент з номером 30. Він буде виділений червоним кольором. 2) У вікні «Жесткости элементов» зверху натиснемо кнопку «Назначить». Стержень 17 перестане бути червоним. Йому призначена жорсткість «1. Два уголка 30х30х4 (1 сечение)».

Далі слідуючи таблиці 1 і діям 1) і 2) призначимо жорсткості спочатку лівій півфермі, а потім, дотримуючись симетрії для вибору стержнів, правій півфермі. Центральній стійці призначимо тип жорсткості 10. При виборі (якщо необхідно) можна вибирати декілька стержнів відразу і потім натискати кнопку «Назначить». Для перевірки, чи призначилася жорсткість чи ні, використовуйте інструмент «ліхтарик» (рис.16).

18. Збережіть файл, натиснувши в меню програми «Файл -> Сохранить».

19. Задамо навантаження на ферму. Припустимо, що навантаження на всі вузли верхнього поясу, окрім крайніх рівна 6т або 60 кН. Виберіть в меню «Опции -> Флаги рисования» і повторіть дії, як показано на рис.9. Відключимо відображення номерів елементів, перейшовши на першу вкладку вікна «Показать». Натиснемо кнопку «Отметка узлов» , відіжмемо «Отметка элементов» і виберемо, натискаючи кінцем покажчика миші в зелені точки, вузли 8,9,4,11,10,2,1,17,14,16,21. Вони стануть червоними (рис.22).

Рис. 22. Вузли ферми, в яких буде прикладене зосереджене навантаження

Для виділення всіх вузлів відразу можна використовувати метод «вибір прямокутником». Далі в меню програми виберемо «Нагрузки -> Нагрузка на узлы и элементы». У вікні, що з'явилося, «Задание нагрузок» вкажемо система координат «Глобальная», напрям «Z». Далі в блоці «Тип нагрузки» натиснемо першу кнопку як показано на рис. 23.

Рис. 23. Задання зосередженої сили

У вікні, що з'явилося, впишемо значення «6» тонн і натиснемо кнопку «зелена галочка». Потім у вікні «Задание нагрузок» натиснемо зелену «галочку з кружком». Закриємо вікно «Задание нагрузок». На схемі ферми з'являться стрілки, що показують напрям і наявність зосередженої сили (рис. 24).

20. Збережіть файл, натиснувши в меню програми «Файл -> Сохранить». Виберемо «Схема -> Признак схемы» і у вікні, що відкрилося, перевіримо, щоб стояла ознака схеми 2 (три ступеня вільності у вузлі XOZ).

21. Виберемо в меню програми «Режим -> Выполнить расчет».

22. Якщо все було задано вірно, розрахунок пройде нормально і відбудеться повернення в систему «ЛИР-ВИЗОР». У меню програми виберемо «Режим -> Результаты расчета» (рис. 25).

Рис. 24. У вузлах ферми задано навантаження

Рис. 25. Результати розрахунку плоскої ферми

23. Для відображення епюр в меню виберемо «Усилия -> Эпюры -> Эпюры продольных сил (N)». Для відображення цифрових даних виберемо «Опции -> Флаги рисования», виберемо у вікні, що з'явилося, останню закладку «Результаты», встановимо передостанній прапорець «Значения на эпюрах» і натиснемо кнопку із зображенням олівця. Для роздруку звіту по зусиллях в меню виберемо «Окно -> Стандартные таблицы». Виберемо клацанням миші рядок «Усилия», виберемо бажаний формат виводу, вибравши «TXT», «HTML», «RPT» і натиснемо зелену «галочку з кружком» (наприклад, «RPT»). Далі підтвердимо, що потрібно згенерувати звіт для всіх завантажень. Результат поданий на рис.26. Тут також відзначимо, що подивитися значення силових характеристик стержня можна, скориставшись кнопкою із зображенням ліхтарика і подальшим клацанням на потрібному стержні.

Рис. 26. Результати розрахунку плоскої ферми

24. Для автоматичного підбору перетинів передамо отриманий розрахунок в модуль «ЛІР-СТК» вибравши в меню «Окно -> ЛИР-СТК».

25. Подвійним клацанням по синьому заголовку розвернемо внутрішньо вікно на весь екран. У меню вкажемо «Вид -> Исходный размер». Для підбору перетинів і власне розрахунку сталевих конструкцій потрібно задати інформацію про матеріал і про характеристику роботи стержнів і пластин.

26. У меню виберемо «Опции -> Флаги рисования». Зайдемо на першу вкладку «Элементы», встановимо верхній прапорець «Номера элементов» і натиснемо внизу кнопку «олівець». Закриємо вікно «Показать».

27. У меню виберемо «Редактировать -> Сечения». Клацнемо в розділі «Список типов жесткостей» на перший рядок «Два уголка 30х30х4 (1 сечение)», внизу натиснемо кнопку «Изменить». У вікні, що відкрилося, «Стальное сечение» в полі «Сталь» з випадного списку виберемо сталь «Вст3кп2». Вверху вікна «Стальное сечение» виберемо вкладку «Дополнительные характеристики». У розділі «Тип элемента» виберемо «Ферменный». Далі в елементи, що з'явилися, потрібно ввести інформацію з таблиці 1 для стержня перетином №1. Так для стержня №30 (див. рис. 13) з перетином 1 задамо дані як показано на рис.27.

Рис. 27. Задання характеристик для стержня 30

Так в полі «Коэффициенты условий работы по устойчивости» введемо g_c=1 (взятий з таблиці 1), в розділі «Предельная гибкость» вкажемо пункт «элемент пояса или опорный раскос фермы», в розділі «Расчетные длины – относительно оси Z1» задаємо Lx, а «Расчетные длины – относительно оси Y1» задаємо Ly, узяті з таблиці 1. Після введення всіх значень натиснемо кнопку «ОК».

28. Далі повторимо дії п. 27 для решти всіх перетинів 2-10, тобто вкажемо сталь і введемо дані про додаткові характеристики. Після цього закриємо вікно «Жесткости элементов» і натиснемо в меню «Расчет -> Выполнить расчет». У вікні «Расчет», що з'явилося, натиснемо кнопку «Расчет».

Рис. 28. Задання виведення результатів

29. Після розрахунку для відображення результатів натиснемо «Результаты -> Стандартные таблицы». У вікні, що з'явилося, зробіть вибір, як показано на рис. 28 і натисніть «галочку з кружком». В результаті з'явиться вікно як на рис. 29, де виведена інформація про кожен перетин і стержні, що відносяться до даного перетину. Після перегляду натисніть «Файл -> Закрыть».