Modellierung
Um ein Mehrkammern Folienkissen zu modellieren und zu bemessen, muss in den Basisangaben verschiedene Eingaben getätigt werden (siehe Bild 1).
Zur iterativen und plastischen Berechnung der Formänderung des Modells muss unter den Analyse-Add-Ons das "Nicht lineares Materialverhalten" sowie die "Formfindung" ausgewählt und aktiviert sein. Ansonsten finden alle Einstellungen wie gewohnt statt.
Um die Modellierung zu vereinfachen, wird das Material im Voraus über die Navigationsleiste definiert. Dazu wird aus der Materialbibliothek der passende Materialtyp ausgewählt. Die Grundlegenden Kennwerte sind dabei schon vor eingestellt und können übernommen werden. Durch die Basisangabe "nichtlineare Materialberechnung" ist es hier überhaupt möglich aus den verschiedenen Materialmodellen zu wählen, um eine plastische und nicht lineare Berechnung durchzuführen (siehe Bild 2).
Zunächst wird das Ausgangssystem modelliert. Dazu werden die Außenkanten der Flächen sowie ihre spätere Ausrichtung nach eingebrachtem Innendruck mittels Linien definiert. Je mehr oder genauer dabei die Vorverschiebung der Flächen stattfindet, desto weniger Iterationen benötigt RFEM um den Endzustand zu berechnen. Dies ist aber nicht unbedingt notwendig und kann auch nur als kleine Vorverschiebung angedeutet werden.
Nun werden die Flächen über die definierten Außenlinien gelegt, um somit einen Volumenkörper zu erzeugen. Dabei ist es wichtig im Bearbeitungsmenü unter dem Reiter „Eingabeachse” die Ausrichtung der Achse zu definieren damit bei der späteren Lasteingabe die Spannungs- bzw. Kraftrichtungen übereinstimmen (siehe Bild 3).
Der Körper wird mit dem gewählten Gas und unter Normalbedingungen [1 Bar, 23°C] gefüllt. Die Last des Überdrucks wird später in den Lastfällen definiert.
Um die Formfindung und Lastaufbringung zu erleichtern, können unter dem Menüpunkt „Flächensätze” mehrere Flächen ausgewählt und als ein Flächensatz zusammengefügt werden. Damit werden Sie als eine Einheit behandelt, um beispielsweise Lasten flächenübergreifend aufzubringen oder durchlaufende Flächen zu bemessen.
Last Eingabe
Sind die Modellstrukturen fertig modelliert, kann die Lasteingabe erfolgen. In RFEM 6 wird dazu eine Formfindungs- und Volumenlast den Elementen, wie Membranen und Gasen, zugewiesen. Um die Formfindung durchzuführen, erfolgt die Lasteingabe ausschließlich in einem separaten Lastfall unter der Einwirkungskategorie "Vorspannung", wie in Bild 5 dargestellt.
Zu den Eingabedaten für die Flächenlast der Formfindung gehören das Berechnungsverfahren (Standard oder Projektion), die Formfindungsdefinition (Kraft, Spannung oder Durchhang) sowie die Größe der zugehörigen Kraft.
Dabei beschreibt die Standardmethode einen Vektor, der sich frei im Raum bis zur Zielposition bewegen kann, während die Projektionsmethode einen partiell im Raum beweglichen und auf seine XY-Koordinaten fixierten Vektor beschreibt. Für die pneumatisch stabilisierte Membranen eignet sich die Standartmethode.
Im Bearbeitungsmenü der Volumenlast wird das Gasverhalten festgelegt. Die Größe der Last wird je nach gewähltem Verhalten eingetragen. Die Bedeutung der Eingabeparameter wird in der Lastskizze veranschaulicht.
Analyse Einstellungen
In den Einstellungen für die Statikanalyse kann der Anwender festlegen, wie oft die Formfindungsberechnung die Vorspannung mit dem ursprünglich definierten Wert erneut an den Elementen ansetzen soll. Wird diese Schranke überschritten, setzt das Programm die Vorspannung nicht mehr mit dem Anfangswert neu an. Mehr Iterationen können zu einer besseren Konvergenz führen.
Ergebnisse
Nach der Berechnung des Lastfalls können die Verformungen sowie die Stab- und Flächenergebnisse über das Register „Ergebnisse” im Navigator grafisch angezeigt werden.
Form
Nach der Berechnung der Formfindung erscheint im Navigator - Ergebnisse der Eintrag Form mit drei Untereinträgen (siehe Bild 8). Das Steuerpanel rechts gibt dabei die Legende für die angezeigten Verformungen an.
Umrisslinien
Die Umrisslinien entsprechen den Schichtlinien der globalen XY-Ebene.
Neigung
Über den Eintrag Neigungen kann die maximale Neigung an der jeweiligen Stelle der Membran gegenüber der globalen XY-Ebene angezeigt werden.
Neigungsrichtung
Die Winkel lassen sich auch als Neigungsrichtungen darstellen.