Руководство пользователя - ScadSoft · ТОНУС Руководство пользователя 4 От авторов Программа Тонус входит

Т О Н У С

S C A D G r o u p

Формирование тонкостенныхсечений и расчет их

геометрических характеристик

Р у к о в о д с т в о п о л ь з о в а т е л я

Т О Н У С Р у к о в о д с т в о п о л ь з о в а т е л я

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОТ АВТОРОВ.............................................................................................................................................................3

ПРЕДИСЛОВИЕ........................................................................................................................................................5

СИСТЕМА КООРДИНАТ...............................................................................................................................................6ВЫЧИСЛЯЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ...........................................................................................................................6ФАЙЛЫ, СОЗДАВАЕМЫЕ ПРОГРАММОЙ.....................................................................................................................6

ОБЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ ................................................................................................................7

ПАРАМЕТРЫ НАСТРОЙКИ ..........................................................................................................................................7Единицы измерений .............................................................................................................................................7Прочие параметры .............................................................................................................................................7Шкала напряжений .............................................................................................................................................9

МЕНЮ........................................................................................................................................................................9СТРОКА СОСТОЯНИЯ ...............................................................................................................................................11ОПЕРАЦИИ...............................................................................................................................................................11Новое сечение.....................................................................................................................................................11Загрузить ранее созданное сечение .................................................................................................................12Сохранить сечение ............................................................................................................................................12Показать координатные оси ...........................................................................................................................13Показать размерную сетку ..............................................................................................................................13Показать главные оси инерции ........................................................................................................................13Показать центр тяжести сечения .................................................................................................................13Центр изгиба .....................................................................................................................................................13Замкнутые контура ..........................................................................................................................................13Показать без толщин .......................................................................................................................................14Вычислить характеристики сечения ..............................................................................................................14Показать поле нормальных напряжений ........................................................................................................15Увеличение и уменьшение изображения сечения ............................................................................................16Сформировать отчет ......................................................................................................................................16

ОКНО ПРОГРАММЫ ............................................................................................................................................16

Курсоры ..............................................................................................................................................................17ВВОД СЕЧЕНИЯ ........................................................................................................................................................18Размеры сечения ................................................................................................................................................18Координатная сетка ........................................................................................................................................19Полоски...............................................................................................................................................................19Удаление полосок...............................................................................................................................................20Толщины .............................................................................................................................................................20Вершины .............................................................................................................................................................20Удаление вершин................................................................................................................................................20Привязка к сетке ...............................................................................................................................................20Отмена ...............................................................................................................................................................20Сглаживание углов ............................................................................................................................................21Перемещение группы выбранных вершин ........................................................................................................22


3

Сдвиг начала координат .................................................................................................................................. 22Таблица вершин ................................................................................................................................................. 23Таблица полосок ................................................................................................................................................ 24Вызов справки .................................................................................................................................................... 24О программе ...................................................................................................................................................... 25Параметрические сечения ............................................................................................................................... 25Импорт файлов AutoCAD................................................................................................................................. 26Экспорт данных в STAAD-III ........................................................................................................................... 26

ПРИЛОЖЕНИЯ ...................................................................................................................................................... 26

1. ФОРМАТ ФАЙЛА.................................................................................................................................................. 262. РАСШИРЕНИЕ НАБОРА ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ СЕЧЕНИЙ........................................................................................ 273. ПРОГРАММНЫЙ ИНТЕРФЕЙС............................................................................................................................... 304. ЭКСПОРТ ДАННЫХ .............................................................................................................................................. 32

ЛИТЕРАТУРА ......................................................................................................................................................... 32


4

О т а в т о р о вПрограмма Тонус входит в пакет программ, предназначенных для формирования сечений и расчета

их геометрических характеристик [1], и может быть использована для анализа сечений тонкостенныхстержней, то есть стержней, имеющих вид достаточно длинных цилиндрических оболочек. Как и другиепрограммы пакета, программа функционирует в среде Windows 95/98/NT/2000. Большинство функцийуправления ее работой аналогичны функциям, приведенным в [1], и поэтому в данном руководствеописываются достаточно кратко.

Программа разработана авторским коллективом SCAD Group в составе: Криксунова Э.З.,Перельмутера А.В., Перельмутера М.А., Рудь Д.Н..


5

Пр е д и с л о в и е

Рис. 1

Тонкостенные стержни входят в состав самыхразнообразных инженерных сооружений, относящихся кразличным областям техники. В некоторых случаях такаярасчетная модель описывает сооружение в целом (напримермногоэтажное здание с несущими стенами или пролетноестроение моста), в других случаях � важные несущиекомпоненты силового каркаса.

В строительной механике стержнем называется тело,у которого максимальный габаритный размер поперечногосечения bmax намного меньше его длины l.

В массивных стержнях наименьший размерпоперечного сечения tmin имеет одинаковый с bmax порядоквеличины (рис.1, а). В тонкостенном стержне tmin << bmax и,разумеется, tmin << L, где L � длина контурной линии попереч-ного сечения тонкостенного стержня [2] (рис.1, б). Обычностержень считают тонкостенным, если выполняются нера-венства:

t / b < 0,1; b / l < 0,1.

Рис. 2

Основное отличие в поведении тонкостенногостержня под нагрузкой от работы массивного стержня состоитв возможном нарушении гипотезы плоских сечений.Типичным примером может служить свободное кручениестержня открытого профиля (труба с продольным разрезом)или же деформация двутавра, загруженного на торцебимоментом (рис. 2). Отклонение от гипотезы плоскихсечений (депланация) в большей мере характерна длятонкостенных стержней открытого профиля и в меньшей �для тонкостенных стержней замкнутого профиля.

Теория расчета стержней подобного вида для случаевоткрытого и замкнутого профилей развита в работахВ.З.Власова [3] и А.А.Уманского [4],[5] (см. также [6]).

Программа Тонус позволяет рассматривать произ-вольные (в том числе открыто-замкнутые) профили; при этомиспользуется вариант единой теории тонкостенных стержней,предложенный Е.А.Бейлиным [7]. В отличии от программКонструктор Сечений и Консул, здесь реализован другойподход к формированию модели поперечного сечения.Предполагается, что сечение является тонкостенным иформируется из полосок заданием их толщины иопределением положения их срединной линии.


6

Система координатИспользуется правоориентированная декартова система координат (X, Y, Z). Ось X � продольная

ось стержня, направленная из плоскости чертежа на наблюдателя. Ось Z мыслится вертикальной инаправленной на чертеже снизу вверх, ось Y � горизонтальная с положительным направлением вправо.

Главные центральные оси сечения обозначаются символами U и V.

Вычисляемые характеристикиДля сконструированного сечения Тонус определяет:• площадь поперечного сечения А;• значения моментов инерции Iy и Iz относительно центральных осей, параллельных координатнымосям Y и Z;

• радиусы инерции iy и iz относительно тех же осей;• момент инерции при свободном кручении It;• координаты центра тяжести;• значение угла наклона главных центральных осей инерции (угол α между осями U и Y);• максимальный Iu и минимальный Iv моменты инерции;• максимальный iu и минимальный iv радиусы инерции;• максимальный Wu+ и минимальный Wu� моменты сопротивления относительно оси U;• максимальный Wv+ и минимальный Wv� моменты сопротивления относительно оси V;• ядровое расстояние от оси U, отсчитываемое вдоль положительного (аu+) и отрицательного (аu�)направления оси V;

• ядровое расстояние от оси V, отсчитываемое вдоль положительного (av+) и отрицательного (av�)направления оси U;

• периметры сечения: полный � P, внешний � Pe и внутренний � Pi;• условные площади среза (Av,y, Av,z);• моменты инерции относительно системы координат, в которой создавалось сечение;• координаты центра изгиба;• секториальный момент инерции.

Необходимо отметить, что в случае сечений с равными моментами инерции (Iy = Iz) угол α являетсянеопределенным и, показываемые на экране оси, являются, в какой-то мере, случайными. Эллипс инерциивырождается в круг инерции (iy = iz = iu = iv), и любая ортогональная пара центральных осей может бытьназвана главной.

Вычисление геометрических характеристик не является самоцелью. Предполагается, что результатырасчета будут использованы при дальнейшем исследовании напряженно-деформированного состояния, вчастности, при задании исходных данных в любой программе прочностного расчета. Кроме того, программаможет быть использована для определения жесткостных характеристик зданий и сооружений и ихэлементов. Сама программа Тонус позволяет получить поля нормальных напряжений, если заданывнутренние усилия в сечении.

Файлы , создаваемые программойТонус может создавать, сохранять результаты и читать файлы в формате с расширением .TNS, в

котором хранится информация о сечении.


7

Общи е э л е м е н ты у п р а в л е н и я

Параметры настройкиТонус содержит функции настройки, с помощью которых назначаются единицы измерения

основных величин и правила формирования отчета, настраиваются цветовые шкалы и др. Эти функциисосредоточены в многостраничном диалоговом окне Параметры. Окно Параметры может быть вызвано из

раздела меню Файл, а также из инструментальной панели (кнопка Параметры � ).

Един ицы и зм е р е н и й

Рис. 3. СтраницаЕдиницы измерений

диалогового окна Параметры

Страница Единицы измерений (рис. 3) используетсядля назначения единиц, в которых описываются угловые(Углы) и линейные размеры (Размеры сечений), а такжерезультаты расчета характеристик сечения (Свойства сечений),Силы и Моменты. Единицы выбираются из соответствующихвыпадающих списков. Для моментов предусмотренавозможность раздельного выбора единиц измерения сил иединиц измерения плеч (кнопка ). Точность представленияданных (количество значащих цифр после запятой) назначаетсяс помощью кнопок и , а установка экспоненциальнойформы числа � кнопкой .

При назначении точности представления размеровсечения следует обратить внимание на то, что этот параметрвлияет и на результаты операции измерения расстояния междуточками сечения.

Про ч и е п а р ам етры

Рис. 4. Страница Прочиедиалогового окна Параметры

На странице Прочие (рис. 4) выполняется настройкаследующих параметров:

• язык выдачи сообщений;• режим работы с отчетом (просмотр/редактирование, печать);• тип отчета (формат RTF файла);• размер бумаги для печати отчета;• установка стиля и размера шрифтов;• наименование файла с колонтитулами отчета.

Кроме того, доступны следующие дополнительныеопции:

• автоматическое открытие последнего проекта при загрузкепрограммы;

• задание количества узлов на полной окружности прискруглении углов.

Язык выдачи сообщений � определяет язык


8

представления информации и выбирается из выпадающегосписка.

Для работы с отчетным документом в группе Отчетможет быть выбран режим Просмотр/Редактирование илирежим Печать.

В режиме Просмотр/Редактирование нажатие наинструментальной панели кнопки Отчет позволяет просмотретьтекст отчета на экране и отредактировать его. Для этоговызывается приложение, ассоциированное с форматом RTFфайла (например, WordPad или MS Word). Естественно, что заисправления, внесенные в текст отчета (особенно, еслиисправлены результаты расчета), ответственность несетпользователь.

Включение переключателя Печать в группе Отчетвызывает печать отчета в той форме, в которой он сформированпрограммой.

В группе Тип отчета определяется формат RTF файла(MS Word v.7 / WordPad или MS Word 97). Здесь следуетотметить, что корректное изображение сечения можно получитьтолько при использовании программы MS Word 97. В MS Wordv.7 содержатся ошибки, которые, как правило, не позволяютотобразить такого вида графическую информацию.

Опция Размер бумаги позволяет установить форматбумаги, на которой печатается отчет (размер выбирается извыпадающего списка).

Установка стилей и размеров шрифтов при оцифровкерисунков (группа Установка шрифта) выполняется раздельнодля изображения на экране (кнопка Рисунки на экране) иотчета (кнопка Рисунки в отчете). При этом открываетсястандартное окно Windows, в котором выбирается шрифт, стильи размер для представления информации (номера опорныхузлов, наименование осей и т.п.).

Параметр Колонтитулы служит для выбора именифайла (формата RTF), в котором хранятся колонтитулы.Причем пользователь может сам создать или модифицироватьэтот файл.

Если активна опции Автоматически открыватьпоследний проект, то при загрузке программы будетодновременно загружаться и последний проект.

Параметр Окружность определяет количество узлов,используемых при выполнении операция скругления углов дляаппроксимации вписанной окружности ломаной линией.Количество точек на дуге скругления будет пропорциональноцентральному углу дуги.


9

Шкал а н а п р яж е н и й

Рис. 5. Страница Шкала напряженийдиалогового окна Параметры

На странице Шкала напряжений (рис. 5) выполняетсявыбор цветов для отображения сжатых и растянутых участковсечения при демонстрации полей нормальных напряжений.Кроме того, в зависимости от выбранной величины Числоинтервалов, цветовая шкала будет более или менее «гладкой».

Рис. 6. Страница Дополнительныедиалогового окна Параметры

Страница Дополнительные (рис. 6) используется приназначении цветов основных элементов изображения на экране:Сетка � размерная сетка;Вершины � вершины полосок, образующих стенки сечения;Полоски � стенки сечения;Площади � �заливка� стенок сечения.Кроме того, на этой странице назначается точность оценкисовпадающих узлов в процессе формирования сечения (полеввода Точность).

МенюМеню расположено в верхней части окна и содержит пять разделов: Файл, Редактировать, Вид,

Сервис и Справка.Раздел Файл включает следующий набор операций:

• Новый � создание нового сечения (комбинация «горячих клавиш» � Ctrl+N);• Открыть � загрузка ранее созданного сечения (комбинация «горячих клавиш» �

Ctrl+O);• Сохранить � сохранение на диске сформированного сечения (комбинация «горячихклавиш» � Ctrl+S);

• Сохранить как� � сохранение сформированного сечения (файла) под новым именем;• Закрыть � закрыть сечение;• Отчет � формирование отчета с характеристиками сечения;• Расчет � вычисление геометрических характеристик сечения;• Поля напряжений � построение полей нормальных напряжений;• Параметры � настройка параметров работы программы;


10

• Параметрические сечения � создание сечения на основе набора прототипов;• Подбор эквивалентного сечения � вызов программы СЕЗАМ, предназначенной дляпоиска сечения (коробки, двутавра или швеллера), которое наиболее близкоаппроксимирует созданное произвольное сечение по геометрическим характеристикам;

• Экспорт в STAAD-III � выполняется экспорт данных в программу STAAD-III;• Импорт DXF, DWG � выполняется импорт сечения, созданного средствами системы

AutoCAD;• Переслать � активизация режима передачи файла с описанием сечения по электроннойпочте;

Раздел Редактировать включает следующий набор операций:• Отменить � отмена предыдущей операции;• Габариты � задание габаритов сечения;• Шаг сетки � назначение шага размерной сетки;• Начало координат � перенос начала системы координат;• Притягивать к сетке � режим автоматической привязки вводимых вершин к узламразмерной сетки;

• Полоски � ввод полосок;• Вершины � ввод вершин путем указания курсором в поле ввода;• Удаление полосок � удаление ранее введенных полосок;• Удаление вершин � удаление ранее введенных вершин;• Переместить � перемещение группы выбранных вершин;• Сглаживание углов � сглаживание выбранного угла дугой окружности заданногорадиуса;

• Толщины � задание толщины стенкам сечения.

Раздел Вид содержит следующие операции:• Панели инструментов � отображение выбранных разделов инструментальной панели;• Сетка � отображение размерной сетки в рабочем поле;• Координатные оси � отображение координатных осей сечения;• Показать без толщин � отображение контура сечения без учета толщины стенок;• Центр масс � отображение положения центра тяжести сечения;• Центр изгиба � отображение положения центра изгиба сечения;• Главные оси � отображение главных осей инерции сечения;• Показать замкнутые контура � выделение цветом замкнутых контуров сечения;• Увеличить изображение � пошаговое увеличение изображения сечения в рабочемполе;

• Уменьшить изображение � пошаговое уменьшение изображения сечения в рабочемполе (операция становится доступна только после увеличения изображения сечения);

• Показать все � исходное изображение сечения.

Из раздела меню Сервис можно вызвать стандартный калькулятор Windows, калькулятор длярасчета по формулам и программу преобразования единиц измерения.

Раздел меню Справка включает операции доступа к справочной информации.


11

Строка состоянияСтрока состояния (рис. 7) включает три поля: Габариты сечения, координаты текущего положения

курсора и Расстояние. В первом поле отображаются заданные габариты сечения. Во втором поле выводятсякоординаты курсора. Третье поле используется для вывода расстояния между двумя точками сечения врежиме измерения.

Рис. 7. Строка состояния

ОперацииУстановка курсора на определенную кнопку на инструментальной панели и нажатие левой клавиши

мыши активизирует соответствующую операцию или команду. Здесь и далее для обозначения указаннойпоследовательности действий будет применяться выражение «нажатие кнопки на инструментальнойпанели».

Нов о е с е ч е н и е

Рис. 8. Окно сообщений

Эта операция используется для подготовки программы ксозданию нового сечения. В результате ее выполнения рабочееполе приводится в исходное состояние. Если текущее сечениебыло модифицировано, но не сохранялось, появляется запрос-предупреждение с предложением его сохранить (рис. 8).


12

З а г р у з ить р а н е ес о з д а н н о е с е ч е н и е

Рис. 9. Диалоговое окноЗагрузить сечение

С помощью этой операции выполняется загрузка ранеесформированного сечения. После активизации операциипоявляется стандартное окно среды Windows со спискомфайлов, имеющих расширение .TNS (рис. 9). Как и впредыдущем случае, выполняется проверка и, принеобходимости, выдается запрос-предупреждение осохранении текущего сечения (рис. 8).

Со х р а н ить с е ч е н и е

Рис. 10. Диалоговое окноСохранить сечение

Операция предназначена для сохранения данных оновом сечении в файле. После активизации операциипоявляется стандартное окно Windows, в котором следуетввести имя файла (рис. 10).


13

По к а з атьк о о р д и н атные о с и

С помощью этой кнопки включают отображение осейосновной системы координат конструируемого сечения врабочем поле.

По к а з ать р а зм е р н уюс етк у

Кнопка используется для включения отображенияразмерной сетки в рабочем поле. Шаг сетки назначается привызове соответствующей операции из раздела меню Параметрыили нажатием одноименной кнопки на инструментальнойпанели.

По к а з ать г л а в ныео с и и н е рции

Кнопка включает отображение главных осей инерцииконструируемого сечения в рабочем поле.

По к а з ать ц е нтртяже сти с е ч е н и я (красного цвета)

Кнопка включает отображение положения центратяжести конструируемого сечения в рабочем поле.

Центр и з г и б а (синего цвета)

Кнопка включает отображение положения центра изгибаконструируемого сечения в рабочем поле.

З ам к н утые к о нтур а

Если эта опция активна, то все замкнутые контура будутотмечены красным цветом. Распознавание таких контуроввыполняется автоматически.


14

По к а з ать б е з толщин

а)

б)Рис. 11. Отображение сечения в

рабочем поле

В зависимости от состояния этой кнопки в рабочем полебудет отображаться все сечение (кнопка отжата) или только егоконтур, т.е. срединные линии полосок (рис. 11а и 11бсоответственно).

Вычи слитьх а р а ктери сти к ис е ч е н и я

Рис. 12. Диалоговое окноГеометрические характеристики

После активизации этой операции выполняется расчетгеометрических характеристик сечения и появляется диалоговоеокно (рис. 12), в котором эти характеристики представлены.Значения характеристик выводятся с назначенной точностью и вустановленных для текущего сечения выходных единицахизмерения (см. раздел Единицы измерений).

Нажатие кнопки Параметры � позволяет изменитьединицы измерения.


15

По к а з ать п ол ен о рмал ь ныхн а п р яж е н и й

Рис. 13. Диалоговое окно Усилия всечении

После активизации этой опции появляется диалоговоеокно Усилия в сечении (рис. 13), в котором необходимоуказать моменты Mu и Mv, действующие относительно главныхосей, и нормальную силу, приложенную в центре масс сечения.После выхода из окна в сечении отображаются изополяраспределения нормальных напряжений (рис. 14).

Рис. 14. Поле нормальных напряжений

Если в режиме отображения полей нормальныхнапряжений необходимо сменить значения усилий в сечении, тоследует выполнить следующие действия:

! нажать правую кнопку мыши (курсор долженнаходиться в рабочем поле);

! в появившемся диалоговом окне Усилия в сечении(рис. 13) ввести новые значения;

! выйти из окна, нажав кнопку ОК.Опция Показывать только зоны с напряжением

выше� используется в тех случаях, когда требуется получить


16

поля только для тех участков сечения, значения напряжения вкоторых превышают по абсолютной величине заданное. Дляэтого необходимо в диалоговом окне активизировать указаннуюопцию и ввести значение предельной величины напряжения.

При необходимости могут быть показаны значениянапряжений в любой точке сечения. Для этого достаточноподвести курсор к интересующей точке и нажать левую кнопкумыши (значения в точках, в которых реализуются минимальныеи максимальные значения, показываются всегда).

В данном режиме, по мере перемещения курсора взоне сечения, в строке состояния отображается значениенормального напряжения в точке, соответствующейположению курсора.

Ув е л и ч е н и е иум е н ьшен и еи з о б р аж е н и я с е ч е н и я

Изображение сечения может быть увеличено. Каждое

нажатие кнопки � Увеличить изображение увеличиваетлинейный масштаб сечения на 10%. Максимальный масштабсоответствует увеличению изображения сечения в два раза. Еслимасштаб был увеличен, то вдоль правой и нижней границРабочего поля устанавливаются полосы прокрутки, с помощьюкоторых можно изменить положение сечения в рабочем поле.

Уменьшение изображения выполняется кнопкой �Уменьшить изображение, каждое нажатие которой уменьшаетизображение на 10% вплоть до номинального размераизображения в окне.

Сформиров атьотч ет

После активизации этой операции формируется отчет схарактеристиками выбранного сечения. Отчет представляетсобой файл в формате RTF (Rich Text Format). Послезавершения формирования отчета автоматически вызываетсяприложение, с которым ассоциирован формат RTF (например,MS Word или WordPad). При использовании программы MSWord существенной является его версия (это связано сизменениями формата данных). Версия установленной накомпьютере программы задается при назначении параметровнастройки (см. раздел Прочие параметры).


17

О к н о п р о г р а ммыОкно программы Тонус (рис. 15) включает меню, инструментальную панель, рабочее поле (с

полосами прокрутки при необходимости), панель таблиц и строку состояния.

Рис. 15. Общий вид окна программы Тонус

К у р с о ры

Все операции в рабочем поле выполняются с помощью курсора. При выполнении некоторыхопераций форма курсора меняется. Ниже приводится перечень таких операций и связанные с нимиизображения курсоров.

� ввод полосок; � отображение значений напряжений впроизвольных точках сечения;

� удаление полосок; � ввод вершины;

� сглаживание (скругление) углов; � удаление вершины;

� групповое удаление полосок; � групповое удаление вершин;

� перенос вершин; � измерение расстояния между двумяточками в пределах заданных габаритов сечения.

С помощью курсора можно определить расстояние между двумя произвольными точками сеченияили рабочего поля. Для этого следует отключить активную операцию (отжать точку), подвести курсор кпервой точке и нажать левую кнопку мыши. Не отпуская кнопки, переместить курсор во вторую точку. Вправой части строки состояния будет указано расстояние между точками (точность указания зависит от

Меню Инструментальная панель

Рабочее поле

Строка состояния

Панель таблиц


18

установленного количества значащих цифр на странице Единицы измерений окна Параметры).Координаты текущего положения курсора выводятся во втором поле строки состояния.

Ввод сеченияПри вводе сечения рекомендуется следующая последовательность действий:

! задать размеры (габарит) сечения � ;

! назначить параметры координатной сетки � ;

! назначить толщину полосок � ;

! ввести вершины � и полоски � ;

! сгладить углы (если это необходимо) � .Задание вершин и полосок может выполняться как в режиме графического ввода, так и в табличном

виде. При вводе новой вершины ее координаты проверяются на совпадение с координатами ранее введенныхвершин. Совпадающими считаются вершины, расстояние между которыми меньше или равно величине,заданной в поле Точность на странице Дополнительные окна Параметры. Если вершины совпадают, тоновая вершина удаляется, а полоска получает в качестве вершины ранее введенную.

При вводе полосок или переносе вершин может оказаться, что полоски пересекаются. В этом случаеи пересекаемая, и пересекающая полоски автоматически разбиваются, порождая вершину в точкепересечения. И в этом случае оценка факта пересечения выполняется с учетом заданного значения точности.

Р а зм е ры с е ч е н и я

Рис. 16. Диалоговое окно Размерысечения

Рис.17. Отображение габаритов сеченияв рабочем поле

Ввод сечения выполняется на координатной сетке,габариты которой ограничены размерами сечения. Заданиеразмеров сечения выполняется в одноименном диалоговом окне(рис. 16) в единицах измерения, указанных на соответствующейстранице диалогового окна Параметры.

Прямоугольник, ограничивающий габариты сечения(рис. 17), отображается в рабочем поле. Значения размеровсечения выводятся в первом поле Строки состояния. Пока ниодин элемент сечения не введен в строке состояния, указанызаданные габариты. По мере ввода сечения в ней будутотображаться текущие значения габаритов сечения.


19

К о о р д и н атн а я с ет к а

Рис. 18. Диалоговое окно Параметрысетки

Рис. 19. Отображение сетки в рабочемполе

Ввод параметров координатной сетки выполняется вдиалоговом окне Параметры сетки (рис. 18), котороепоявляется после инициализации соответствующей функции. Вполях ввода этого окна задаются шаг сетки по горизонтали(вдоль оси Y) и по вертикали (вдоль оси Z), а также уголнаклона сетки в градусах относительно горизонтальной оси.Вращение сетки производится вокруг начала системыкоординат.

Следует отметить, что шаг сетки и угол ее наклонамогут неоднократно меняться в процессе ввода внутреннихконтуров сечения или корректировки внешнего контура. Этопозволяет настраивать сетку в соответствии с размерами илиположением в сечении элементов контура.

На экране сетка появляется после ввода параметров(рис. 19). Отображение сетки включается/выключается кнопкой

Сетка � на инструментальной панели.

Поло с к и

Полоски вводятся в виде отрезков ломанной линии.

Если активна опция Привязка к сетке � , то вершиныотрезков при вводе автоматически привязываются кближайшему узлу координатной сетки. Процесс вводазаключается в установке курсора в нужную точку рабочего поля(внутри заданного габарита) и фиксации новой вершинынажатием левой кнопки мыши. Для прерывания процесса вводаследует нажать правую кнопку мыши.

Слева от рабочего поля можно получить отображениетаблиц с координатами вершин и параметрами полосок (кнопкиТаблица вершин и Таблица полосок). Если эти таблицыактивны, то ввод очередной полоски будет автоматическисопровождаться добавлением в таблицы новых объектов.


20

Уд а л е н и е п оло с о к

Если эта опция активна, то любая из полосок,составляющих стенки сечения, может быть удалена. Для этогодостаточно подвести к ней курсор и нажать левую кнопкумыши. Полоска будет автоматически удалена и из таблицыполосок.

Т олщины

Рис. 20. Диалоговое окно Толщина

После активизации этой опции появляется диалоговоеокно Толщина (рис. 20), в поле ввода которого указываетсязначение толщины стенки сечения. Указанное значение будетавтоматически назначаться всем вводимым полоскам.

Вершины

С помощью этой операции можно ввести вершины, невводя полоски. Для ввода достаточно поместить курсор внужную точку и нажать левую кнопку мыши. Если активна

опция Привязка к сетке � , то вершины автоматическипривязываются к ближайшему узлу координатной сетки. Новыевершины будут добавлены в таблицу вершин.

Уд а л е н и е в е ршин

Если эта операция активна, то для удаления вершиныдостаточно подвести к ней курсор и нажать левую кнопкумыши. Одновременно с вершиной будут удалены и все,примыкающие к ней, полоски. Вершины и полоски будутавтоматически удалены и из соответствующих таблиц.

Прив я з к а к с ет к е

Если активна эта опция, то в процессе ввода вершиныбудут автоматически привязываться к ближайшему к курсоруузлу сетки.

Отмен а

Нажатие на кнопку Отмена вызывает отменупредыдущей операции. Максимальная глубина истории неограничена.


21

С г л ажив а н и е у г л о в

Рис. 21. Диалоговое окно Радиусскругления

а)

б)

Рис. 22. Пример сечения сосглаженными углами

Сглаживание углов выполняется путем вписывания вугол дуги окружности заданного радиуса. После активизацииоперации следует указать курсором на точку переломаконтура, и после появления курсора операции сглаживания �

нажать левую кнопку мыши. В появившемся диалоговомокне Радиус скругления (рис. 21) задать радиус и нажатькнопку ОК. На рис. 22а показано сечение в виде контура сосглаженными углами, а на рис. 22б � то же сечение, но приактивной опции Показывать толщины .

Количество точек (вершин) на дуге окружностизадается на странице Прочие диалогового окна Параметры.


22

Пер ем ещен и е г р у п пывыбр а н ных в е ршин С помощью этой операции выполняется перемещение

группы вершин, выбранных с помощью прямоугольной рамки.Для ее выполнения следует:

! активизировать операцию;! захватить прямоугольной рамкой перемещаемыевершины;

! переместить курсор внутрь рамки и после сменывида курсора сдвинуть рамку вместе с захваченнымиею вершинами в новое положение.

Новое положение вершин фиксируется нажатием левой кнопкимыши.

Если в результате переноса вершин оказалось, чтополоски пересекаются, то в точках их пересечения появляютсяновые вершины и выполняется разбиение полосок.

Сдв и г н а ч а л ак о о р д и н ат

Рис. 23. Диалоговое окно Началокоординат

Эта операция позволяет выполнить перенос началакоординат в точку с заданными координатами или в центр масссечения (рис. 23). Поскольку программа вычисляет моментыинерции не только относительно главных осей, но иотносительно системы координат пользователя, то переносначала координат может быть полезен при анализегеометрических характеристик сечения. Кроме того, вращениесетки происходит вокруг начала координат, поэтому сдвигначала координат может быть полезен и при задании контура.

Для переноса начала координат в центр массиспользуется кнопка с изображением красного перекрестья.


23

Т а б л иц а в е ршин

Для ввода и удаления, а также уточнения координатсуществующих вершин можно воспользоваться таблицей,которая расположена на панели таблиц и появляется посленажатия соответствующей кнопки в инструментальной панели.Для управления режимом табличного редактированияиспользуется ряд кнопок, расположенных под таблицей.

Наполнение таблицы может выполняться какавтоматически, в процессе графического ввода вершин иполосок, так и путем задания координат новых вершиннепосредственно в таблице. В последнем случае перед вводомочередной вершины следует нажать кнопку Добавить, врезультате чего появится новая строка, в столбцах которойзаписываются координаты вершины. Удаление отмеченныхвершин (строк) выполняется с помощью кнопки Удалить. Дляотметки одной или нескольких подряд идущих строк следуетустановить курсор на номер строки и, не отпуская левой кнопкимыши, протянуть курсор до последней удаляемой строки.

Отображение в рабочем поле результатовредактирования таблицы будет выполнено только посленажатия кнопки Применить.

Для нумерации полосок на схеме сечения используетсякнопка Нумерация.


24

Т а б л иц а п оло с о к

Аналогично таблице вершин устроена и таблицаполосок. В каждой строке таблицы записывается информацияоб одной полоске. В состав этой информации входят номеравершин начала и конца полоски, рядом с которымиустановлены маркеры признака примыкания, и толщинаполоски.

Наполнение таблицы может выполняться какавтоматически, в процессе графического ввода полосок, так ипутем их описания непосредственно в таблице. В последнемслучае перед вводом очередной полоски следует нажать кнопкуДобавить, в результате чего появится новая строка, в столбцахкоторой записывается необходимая информация. Если полоскажестко соединена в вершине с другими полосками, то маркерпримыкания включен (при графическом вводе полосок маркерывключаются автоматически). Отключенный маркер примыканияозначает, что связь между рассматриваемой полоской идругими полосками, приходящими в эту вершину, отсутствует.

По умолчанию толщина всех вводимых полосокназначается равной величине, заданной с помощью опции

Толщины � . Толщину можно менять в процессе вводаполосок или в таблице. Для назначения толщины текущейполоски (ячейка со значением толщины выбрана) другимполоскам используется кнопка V, после нажатия которойзначение из выбранной ячейки будет записано во все ячейки доконца таблицы.

Удаление отмеченных полосок (строк) выполняется спомощью кнопки Удалить. Для отметки одной или нескольких,подряд идущих строк, следует установить курсор на номерстроки и, не отпуская левой кнопки мыши, протянуть курсор допоследней удаляемой строки.

Отображение в рабочем поле результатовредактирования таблицы будет выполнено только посленажатия кнопки Применить.

Для нумерации узлов на схеме сечения используетсякнопка Нумерация.

Вызов с п р а в к и

Нажатие кнопки Справка активизирует стандартнуюфункцию Windows для получения справки из базы, созданнойразработчиками программы.


25

О п р о г р амме

Рис. 24. Информационное окноО программе

После нажатия этой кнопки вызываетсяинформационное окно О программе (рис. 24), в которомприводится информация о версии и разработчике программы.

Пар ам етрич е с к и ес е ч е н и я

Рис. 25. Диалоговое окноПараметрические сечения

Рис. 26. Результирующее сечение

Для формирования сечения можно воспользоватьсятиповым набором параметрических сечений. Вызов операцииПараметрические сечения выполняется из одноименногораздела меню Файл. При этом появляется диалоговое окно(рис. 25), которое включает список типовых параметрическихсечений, отображение модели выбранного сечения с указаниемусловных обозначений параметров и набор полей для вводапараметров.

Для ввода сечения следует выполнить следующиедействия:

! выбрать из выпадающего списка необходимоесечение;

! заполнить поля ввода в соответствии с моделью;! нажать кнопку OK.После выполнения последнего действия диалоговое

окно закрывается, и в рабочем поле окна программы Тонусотображается созданное сечение (рис. 26). В программепредусмотрен следующий набор параметрических сечений:

С помощью языка описания параметрических сеченийможно разработать собственные параметрические прототипы.Описание языка приведено в Приложении 3.


26

Импорт файловA u t o C A D

Описание сечения может быть импортировано изсистемы AutoCAD в форматах DWG или DXF файла.Поддерживаются следующие виды графических примитивов:

• 3DFACE• SOLID• TRACE• LINE• POLYLINE• LWPOLYLINE• ELLIPSE• CIRCLE• ARCПри импорте проверяется условие принадлежности всех

вершин сечения одной плоскости. При несоблюдении этогоусловия импорт прерывается и выдается сообщение об ошибке.

Эк с п о рт д а н ных вS T A A D - I I I

С помощью этой операции выполняется экспорт данныхв программу STAAD-III.

Назначения остальных кнопок на инструментальной панели описаны в разделе Общие элементыуправления (стр.11�23).

Пр и л ож е н и я

1 . Формат файлаTNS-файлы являются текстовыми файлами. Cечение описывается набором вершин и отрезков.В первой строке задаются два числа с габаритами сечения. В следующей строке находится целое

число n с количеством вершин. После чего следует n строк с координатами вершин. Каждая такая строкасостоит из двух чисел с плавающей запятой, разделенных пробелами. Далее следует строка с целым числомm, которое определяет количество отрезков. После этой строки должно быть m строк с описанием каждогоотрезка. Строка, описывающая отрезок, состоит из пяти чисел. Первые два числа � целые и представляютсобой соответственно номера начальной и конечной вершин (нумерация вершин производится от нуля).Вторая пара целых чисел (каждое из которых может быть 0 или 1) определяет соединен ли соответствующийконец отрезка с вершиной. Последнее число в строке представляет собой толщину отрезка.

Все размеры задаются в метрах. Разделителем между двумя числами строки служит пробел. Вкачестве разделителя десятичной точки служит символ точки.


27

Пример: Сечение, изображенное на рис. П1.1, описывается в формате TNS следующим образом:

Рис. П1.1

100.0 100.0925.0 75.035.0 75.045.0 75.055.0 75.065.0 75.055.0 65.045.0 65.035.0 65.045.0 75.090 1 0 1 1.01 2 1 1 1.02 3 1 1 1.03 4 1 0 1.03 5 1 1 1.05 6 1 1 1.06 7 1 1 1.07 1 1 1 1.08 2 1 1 1.0

2 . Расширение набора параметрическихсеченийКвалифицированный пользователь имеет возможность расширить набор параметрических сечений,

добавив свои собственные прототипы.Для этого необходимо:! изменить файл TnsParamSec.ini;! подготовить два рисунка в формате BMP (Windows Bitmap);! подготовить файл формата DTC с описанием нового параметрического сечения.

Файл TnsParamSec.ini содержит список параметрических сечений и имеет следующий формат:[LIST]quantity= <количество типов параметрических сечений>��.Name<i>=<имя файла с описанием i-го типа>��

Пример:

[LIST]quantity=8Name1=Hollow.dtcName2=Channel.DTCName3=CP.DTCName4=I.DTCName5=T.DTCName6=TT.DTCName7=Z.DTCName8=Cross.dtc


28

Файлы с описанием параметрических сечений имеют расширение .DTC и представляют собойтекстовые файлы следующей структуры:

Каждая строка, которая начинается с символов //, считается строкой комментариев, носитлитературно-описательный характер и не принимает активного участия в работе программы (везде далее,говоря об i-й строке, мы имеем ввиду номер строки без учета строк комментариев).

Строка 1 содержит имя BMP-файла с малым рисунком сечения, который появляется в спискевыбора типа параметрического сечения. Рекомендуемый размер этого рисунка � 64×32 пикселя.

Строка 2 содержит имя BMP-файла с рисунком сечения и обозначением параметров.Рекомендуемый размер этого рисунка � 140×148 пикселей.

Строка 3 � количество параметров n.Далее следует n строк с описанием параметров. Каждая строка содержит три поля, разделенные

пробелами:

1. Число 0 или 1 (0 в том случае, если параметр может принимать нулевое значение и 1 � впротивном случае). Предполагается, что все параметры могут принимать только неотрицательныезначения.2. Число 0, если параметр представляет линейный размер, и 1 � если параметр задается в единицахизмерения угла.3. <Имя параметра> (длиной до 4-х символов).

В следующей строке должно быть записано количество ограничений m на соотношение междупараметрами, после чего � m строк с описанием ограничений. Ограничения должны быть представлены ввиде неравенств типа X ≤ Y. Каждая строка с ограничением состоит из трех полей, разделенных точкой сзапятой (;):

1. <Нижняя граница неравенства>;2. <Верхняя граница неравенства>;3. <Текст сообщения> при нарушении данного ограничения (при выводе сообщения программаформирует его следующим образом: «Нарушено ограничение: <текст>»).

Нижняя и верхняя границы могут быть записаны как в виде констант, так и в виде формул. Вкачестве переменных в формулах участвуют параметры (строчные символы латинского алфавита). Правиланаименования параметров следующие:

a � <параметр 1>b � <параметр 2>и т.д. в порядке следования букв латинского алфавита.

Формулы могут содержать:• арифметические операции, задаваемые символами +, −, *, /, ^ (возведение в степень),например, 2.5*2.5*2.5 записывается как 2.5^3;

• круглые скобки;• элементарные функции.

При записи формул можно использовать следующие функции:floor � наибольшее целое число, не превышающее заданное;tan � тангенс;sin � синус;cos � косинус;asin � арксинус;


29

acos � арккосинус;atan � арктангенс;exp � экспонента;ceil � наименьшее целое число,

превышающее заданное;tanh � тангенс гиперболический;sinh � синус гиперболический;cosh � косинус гиперболический;log � натуральный логарифм;log10 � десятичный логарифм;abs � абсолютное значение;sqrt � корень квадратный.

Аргументы тригонометрических функций (sin, cos, tan) и результаты обратных тригонометрическихфункций (asin, acos, atan) задаются/получаются в градусах.

Допускается использование только круглых скобок при произвольной глубине вложенности.

Далее в файле описания параметрического сечения следует информация о вершинах и отрезкахсечения в формате, аналогичном формату TNS-файла, но для каждой строки с описанием вершины вместочисел должны стоять формулы для вычисления этих значений, в зависимости от параметров. Формулыдолжны заканчиваться символом «;» (точка с запятой). В конце строки символ «;» можно опустить.


30

Рисунок CPS.bmp

Рисунок CPL.bmp

Пример (для файла CP.dеc):

// Channel and plate// images (small and large)CPS.bmpCPL.bmp// quantity, unit types, and names of parameters61 0 a1 0 b1 0 c1 0 d1 0 e1 0 f// verification - quantity of inequalities// for each line first token is lower bound2f+c;b; f+c < b2*(e+d);a; 2(e+d) < a// overall dimensiona+a/5;b+b/5// nodes (quantity; 2 coordinates)6a/10;b+b/10a/10+e+d/2;b+b/10a/10+a-e-d/2;b+b/10a/10+a;b+b/10a/10+e+d/2;b/10a/10+a-e-d/2;b/1060;1;1;1;c1;2;1;1;c2;3;1;1;c2;5;1;1;d5;4;1;1;f4;1;1;1;d

3 . Программный интерфейсФайлы, созданные программой Тонус (TNS-файл) могут быть использованы в других программах,

например, в программах анализа напряженно-деформированного состояния зданий и сооружений длязадания жесткостных характеристик стержневым элементам. Для этого достаточно воспользоватьсядинамически загружаемыми библиотеками, которые поставляются в составе пакета.

Приложение, которое использует файл Тонуса, должно прочитать этот файл (с расширением .TNS)в оперативную память. Далее приложение может использовать две функции, реализованные в динамическизагружаемых библиотеках Grn2D.DLL, UniTools.DLL, TnsApi.DLL.

1. Рисование сеченияBOOL TnsDraw(


31

const char* buf, // указатель на буфер с информацией, прочитанной из// TNS-файла

int size, // размер TNS-файлаHDC hDC, // контекст устройства отображенияconst RECT * Rect); // указатель на прямоугольник рисования

2. Вычисление геометрических характеристик

BOOL TnsCalc (const char* buf, // указатель на буфер с информацией, прочитанной из

// TNS-файла

int size, // размер TNS-файлаdouble Mu, // коэффициент Пуассонаstruct GeoPropertiesEx *geo, // указатель на структуру с вычисленными

// геометрическими характеристиками (см. ниже)BOOL Full); // признак вычисления всех геометрических характеристик (Full = TRUE) или

// только моментов инерции и положения центра масс (Full=FALSE)

struct GeoPropertiesEx{

double A; // площадь сеченияdouble Avy; // условные площади срезаdouble Avz;double alpha; // угол наклона главных осей инерцииdouble Iy; // момент инерции относительно центральной оси Y1 параллельной оси Ydouble Iz; // момент инерции относительно центральной оси Z1 параллельной оси Zdouble It; // момент инерции при свободном крученииdouble Iw; // бимоментdouble iy; // радиус инерции относительно оси Y1double iz; // радиус инерции относительно оси Z1double Ys; // резервdouble Zs; // резервdouble Wyplus; // максимальный момент сопротивления относительно оси Udouble Wyminus; // минимальный момент сопротивления относительно оси Udouble Wzplus; // максимальный момент сопротивления относительно оси Vdouble Wzminus; // минимальный момент сопротивления относительно оси Vdouble Wply; // пластический момент сопротивления относительно оси Udouble Wplz; // пластический момент сопротивления относительно оси Vdouble Iu; // максимальный момент инерцииdouble Iv; // минимальный момент инерцииdouble iu; // максимальный радиус инерцииdouble iv; // минимальный радиус инерцииdouble ayplus; // ядровые расстоянияdouble ayminus;double azplus;double azminus;double xM; // y координата центра массdouble yM; // z координата центра массdouble Iyz; // резервdouble Sw; // секториальный статический моментdouble Yb; // y координата центра изгибаdouble Zb; // z координата центра изгибаdouble P; // периметрdouble Pi; // внутренний периметрdouble Pe; // внешний периметрdouble I1; // момент инерции в глобальной системе координат относительно оси Ydouble I2; // момент инерции в глобальной системе координат относительно оси Zdouble I12; // центробежный момент инерции в глобальной системе координатdouble Ip; // полярный момент инерцииdouble ip; // полярный радиус инерцииdouble Wp; // полярный радиус сопротивления

};


32

4 . Экспорт данныхЭкспорт геометрических характеристик сечения в вычислительный комплекс SCAD осуществляется

путем чтения данных из файлов формата TNS в режиме задания жесткостных характеристик стержневымэлементам. В программах пакета предусмотрена также возможность экспорта данных в программу STAAD-III1.

Рис. П6.1. Диалоговое окноОбщее

Рис. П6.2. Диалоговое окноПризма

Для экспорта данных из программы Toнyc следуетактивизировать операцию Экспорт в STAAD в разделе менюФайл и выбрать тип, в соответствии с которым будутэкспортированы данные (Общее или Призма). В диалоговомокне Открытие таблицы пользователя указать директорию иимя таблицы, в которую заносятся параметры сечения (типтаблицы должен соответствовать типу сечения). Если таблица суказанным именем отсутствует, то создается новая. Послевыбора имени таблицы (кнопка Open) появляется диалоговоеокно (рис. П6.1) для типа данных Общее или (рис. П6.2) � длятипа Призма.

В поле Имя сечения необходимо ввести уникальноеимя, с котором сечение заносится в таблицу. Вычисленныегеометрические характеристики, приведенные в окне, могут бытьизменены. Экспорт данных выполняется после нажатия кнопкиОК в диалоговом окне.

Замечание:В случае, когда точное определение условных площадей

сдвига не представляется возможным, при экспорте данных вSTAAD предполагается, что имеет место гипотеза равномерногораспределения касательных напряжений по сечению и условныеплощади принимаются равными площади сечения.

Ли т е р а т у р а[1] В.Карпиловский, Э.Криксунов, А.Перельмутер, М.Перельмутер Формирование сечений и расчет ихгеометрических характеристик � К.: Изд-во КОМПАС, 2000.�76 с.

[2] Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела: Сопротивление материалов сэлементами теории сплошных сред и строительной механики. Т. 2.� М.: Наука, 1978.� 616 с.

1 STAAD-III for Windows: Reference Manual.� Research Engineers (Europe), Ltd, 1996


33

[3] Власов В.З. Избранные труды, Т. 2.� М.: Изд-во АН СССР, 1963.

[4] Уманский А.А. Изгиб и кручение тонкостенных авиационных конструкций..� М. Оборониздат: 1939.�112 с.

[5] Уманский А.А. Расчет тонкостенных криволинейных балок // Труды научно-технической конференцииВВА им. Жуковского, вып. 2, 1944.

[6] Джанелидзе Г.Ю., Пановко Я.Г. Статика упругих тонкостенных стержней. � М.: ОГИЗ, 1948.� 208 с.

[7] Бейлин Е.А. Вариант единой теории кручения тонкостенных стержней открытого, замкнутого и частичнозамкнутого профилей // Исследования по механике строительных конструкций и материалов. Межвузовскийтематический сборник трудов / ЛИСИ, 1991.� С. 57−74.

Documents

Руководство пользователя - ScadSoft · ТОНУС Руководство пользователя 4 От авторов Программа Тонус входит