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2022-04-28

Funções do módulo de análise modal para o RFEM 6

O cálculo dinâmico no RFEM 6 e no RSTAB 9 está repartido por diversos módulos. O módulo Análise modal é um pré-requisito para todos os outros módulos de cálculo dinâmico, uma vez que realiza a análise de vibração natural para modelos de barras, superfícies e sólidos.

Em contraste com o RFEM 5, onde é pedido para fornecer os dados de entrada para a análise modal no módulo adicional associado, o módulo Análise modal no RFEM 6/RSTAB 9 está totalmente integrado no programa. Pode utilizá-lo para determinar os valores próprios mais baixos da estrutura e pode ajustar o número de valores próprios a serem considerados. Também é possível definir várias análises modais (por exemplo, quando pretende analisar diferentes massas ou alterações de rigidez).

Algumas funções do módulo são a consideração automática de massas a partir do peso próprio, a importação direta de massas de casos de carga ou combinações de cargas e a definição de massas adicionais, bem como negligenciar as massas de qualquer objeto do modelo. Estas e outras funções do módulo serão abordadas em maior detalhe no texto seguinte.

Importação de massas

No RFEM 6, estão à disposição várias opções para a definição de massas para a análise modal. As massas do peso próprio são consideradas automaticamente e pode considerar cargas e massas diretamente no caso de carga do tipo de análise modal, como apresentado na Figura 1. Também é possível selecionar se pretende considerar as cargas completas como massas, componentes de carga na direção Z global ou apenas componentes de carga na direção da gravidade.

Além disso, ou como alternativa às opções de importação de massas descritas acima, é possível definir manualmente as combinações de cargas a partir das quais as massas serão consideradas na análise modal. Se selecionou um código de dimensionamento (Figura 2), pode criar uma situação de dimensionamento com um tipo de combinação sísmica/massa para que o programa calcule automaticamente uma situação de massa para a análise modal de acordo com o código de dimensionamento preferido, como apresentado na Figura 3.

Por outras palavras, o programa cria uma combinação de cargas com base nos coeficientes de combinação predefinidos para a norma selecionada, que contém as massas a serem utilizadas para a análise modal.

Adicionar massas

Se pretende considerar outras cargas como massas além das cargas estáticas, pode fazê-lo para cargas de nó, barra, linha e superfície no RFEM 6. Isto pode ser feito selecionando Massa como tipo de carga ao definir a carga de interesse. Para tais cargas, é possível definir uma massa ou componentes de massa nas direções X, Y e Z. Para massas de nó, também pode especificar momentos de inércia X, Y e Z para modelar pontos de massa mais complexos. Isto é apresentado na Figura 4.

Negligenciar a massa

Frequentemente é necessário negligenciar as massas, especialmente quando o resultado da análise modal tem de ser utilizado pela análise sísmica, onde é necessário 90% da massa modal efetiva em cada direção para o cálculo.

Assim, as massas podem ser ignoradas em todos os apoios fixos de nó e linha para que o programa desative automaticamente as massas associadas a eles, mas também é possível selecionar manualmente objetos para os quais as massas devem ser ignoradas para a análise modal. O último é apresentado na Figura 5 onde é preferida uma seleção definida pelo utilizador e os objetos, bem como as suas componentes de massa associadas são selecionadas para negligenciar a massa.

Importação dos estados iniciais

Ao definir os dados de entrada para o caso de carga da análise modal, pode considerar um caso de carga cuja rigidez representa a posição inicial para a análise modal. Pode fazê-lo utilizando a opção "Considerar estado inicial de" apresentada na Figura 6. Assim, se abrir a caixa de diálogo 'Configuração do estado inicial' e definir Rigidez como um tipo de estado inicial, pode considerar a rigidez do sistema se as barras tracionadas falham no caso de carga a partir do qual o estado inicial é considerado. A rigidez para este caso de carga é então considerada na análise modal e é obtido um sistema mais macio.

DLUBAL RFEM 5 e RSTAB 8 - Considerar imperfeições

Como apresentado na Figura 7, as imperfeições também podem ser consideradas ao definir um caso de carga de análise modal. Os tipos de imperfeição aplicáveis na análise modal são as cargas fictícias de caso de carga, deslocamento inicial através da tabela, deformação estática, coeficiente de comprimento efetivo, modo próprio dinâmico e grupo de casos de imperfeição.

Modificações da estrutura

No RFEM 6, pode definir facilmente as modificações estruturais em casos de carga do tipo Análise modal. Por exemplo, pode ajustar individualmente a rigidez de materiais, secções, barras, superfícies, articulações e apoios. Também é possível modificar a rigidez de alguns módulos de dimensionamento. Assim que seleciona os objetos, as suas propriedades de rigidez são adaptadas ao tipo de objeto e pode defini-las em separadores separados, como apresentado na Figura 8.

Se está interessado em analisar a rotura de um objeto (por exemplo, um pilar) na análise modal, pode fazê-lo na janela Alteração de estrutura desativando os objetos de interesse, como mostra a Figura 9.

Métodos para determinação do número de formas próprias

Existem dois métodos disponíveis para determinar o número de formas próprias. A primeira é definir manualmente o número das menores formas próprias a serem calculadas. O número de formas próprias disponíveis depende dos graus de liberdade (ou seja, o número de pontos de massa livres multiplicado pelo número de direções nas quais as massas atuam), mas está limitado a 9 999.

A outra opção é definir a frequência natural máxima para que as formas próprias sejam determinadas automaticamente até que a frequência natural definida seja atingida. Ambas as opções são apresentadas na Figura 10.

Saída de valores próprios, frequências angulares, frequências naturais, períodos naturais, massas modais, massas modais efetivas, fatores de massa modais e fatores de participação

Uma vez concluído o cálculo, os resultados da análise modal estão disponíveis graficamente ou em tabelas. Desta forma, pode apresentar as tabelas de resultados para os casos de carga da análise modal e ver os valores próprios, frequências angulares, frequências naturais e períodos naturais da estrutura. Além disso, é possível apresentar as massas modais efetivas, fatores de massa modal e fatores de participação como apresentado na Figura 11.

Determinação de massas em nós ou pontos da malha de EF

Os resultados da análise modal do RFEM 6 também incluem a saída tabular e gráfica de massas em pontos da malha. Desta forma, pode verificar as massas importadas que dependem das várias configurações da análise modal e que podem ser apresentadas no separador Massas em pontos da malha da tabela Resultados.

A tabela fornece uma visão geral dos seguintes resultados: direções de translação da massa (mX, mY, mZ ), direções de rotação da massa (mφX, mφY, mφZ ) e a soma das massas. Se está interessado numa avaliação gráfica rápida, também pode apresentar graficamente as massas nos pontos da malha. Ambas as opções são apresentadas na Figura 12.

Visualização e normalização de formas próprias

Como já mencionado, os resultados de um caso de carga de análise modal são apresentados no programa após um cálculo bem-sucedido. Assim, pode ver imediatamente a forma do primeiro modo graficamente ou como uma animação. A exibição do modo normalização de forma pode ser ajustada facilmente no RFEM 6.

Pode fazê-lo diretamente no navegador de resultados , onde deve selecionar uma das três opções para a visualização das formas próprias: dimensione o valor do vetor modo de forma uj para 1 (considera apenas os componentes de translação); selecione a componente de translação máxima do vetor próprio e defina-a como 1; ou considerar o vetor próprio completo (incluindo os componentes de rotação), selecione o máximo e defina-o como 1. Isto é apresentado na Figura 13.


Autor

A Eng.ª Kirova é responsável pela criação de artigos técnicos e presta apoio técnico aos clientes da Dlubal.

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