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Windsimulation & Windlast-Generierung

Handbücher zu RWIND Simulation

Mit dem Einzelprogramm RWIND Simulation lassen sich mittels eines digitalen Windkanals Windströmungen um einfache oder komplexe Stukturen simulieren.

Die generierten Windlasten, die auf diese Objekte wirken, können in RFEM bzw. RSTAB importiert werden.

  1. Aktivierte Darstellungsoption: Topologie auf der Formfindungsform

    Darstellung der Topologie am verformten System

    Durch die aktivierte Option "Topologie auf der Formfindungsform" im Projekt-Navigator - Zeigen erfolgt eine optimierte Modelldarstellung auf Basis der Formfindungsgeometrie. Dabei werden bspw. die Lasten auf das verformte System bezogen angezeigt.

  2. Funktion "Form anzeigen" im Kontextmenü

    Automatische vorläufige Formfindung von Membranflächen

    Mit Aktivierung der Option "Form anzeigen" im Kontextmenü wird bei Strukturänderungen von Membranflächen eine automatische vorläufige Formfindung anhand der hinterlegten Formfindungseigenschaften durchgeführt. Dieser interaktive Grafikmodus basiert auf der Kraftdichte-Methode.

  3. Folienkissen mit Materialmodell Isotrop plastisch 2D/3D

    Nichtlineares Materialgesetz für Membranen

    In RFEM besteht die Option zur Kopplung von Flächen mit dem Steifigkeitstypen „Membran“ und „Membran-Orthotrop“ mit den Materialmodellen „Isotrop nichtlinear elastisch 2D/3D“ und „Isotrop plastisch 2D/3D“ (Zusatzmodul RF-MAT NL erforderlich).

    Diese Funktionalität erlaubt die Simulation des nichtlinearen Dehnungsverhaltens von z. B. ETFE-Folien.

  4. RF-FORMFINDUNG | Leistungsmerkmale

    • Formfindung von:
      • zugbelasteten Membran- und Seilkonstruktionen
      • druckbelasteten Schalen und Stabtragwerken
      • druck- und zugbelasteten Konstruktionen
    • Berücksichtigung von Gasvolumen zwischen Flächen
    • Interaktion mit der Tragkonstruktion
    • Flächen als 2D- und Stäbe als 1D-Element
    • Definition von verschiedenen Vorspannungsbedingungen für Flächen (Membranen und Schalen)
    • Definition von Kräften oder geometrischen Anforderungen für Stäbe (Seile und Balkenstäbe)
    • Berücksichtigung sämtlicher Lasten (Eigengewicht, Innendruck, etc.) bei der Formfindung
    • Temporäre Lagerdefinitionen für den Formfindungsprozess
    • Definition von isotropem oder orthotropem Material für die statische Berechnung
    • Optionale Definition von freien Polygonlasten
    • Transformation der gefundenen Form in NURBS-Flächenelemente 
    • Möglichkeit der kombinierten Formfindung über die Integration der vorläufigen Formfindung
    • Grafische Auswertung der neuen Form über farbige Koordinaten- und Neigungsplots
    • Volle Dokumentation der Berechnung mit benutzerdefinierten adaptiven Auswertungsbildern
    • Exportmöglichkeit des FE-Netzes als dxf- oder Excel-Datei
  5. Vorspannungs-Parameter für Membrane

    RF-FORMFINDUNG | Eingabe

    Die Formfindungsfunktion wird im Dialog Basisangaben, Register Optionen aktiviert. Vorspannungen (oder geometrische Anforderungen für Stäbe) lassen sich in den Parametern für Flächen und Stäbe definieren. Der Formfindungsprozess wird durch die Berechnung des Falls RF-FORMFINDUNG durchgeführt.

    Arbeitsschritte:
    • Erstellung des Modells in RFEM (Flächen, Träger, Seile. Lager, Materialdefinition etc.)
    • Festlegung der erforderlichen Vorspannung für Membranen und Kraft oder Länge/Durchhang für Stäbe (z. B. Seile)
    • Optionale Berücksichtigung anderer Lasten für den Formfindungsprozess in speziellen Formfindungslastfällen (Eigengewicht, Druck, Stahlknotengewicht etc.)
    • Festlegung von Lasten und Lastkombinationen für weitere statische Berechnungen
  6. Berechnungsparameter

    RF-FORMFINDUNG | Berechnung

    Mit Berechnungsstart führt das Programm eine Formfindung am Gesamtsystem durch. Die Berechnung berücksichtigt die Interaktion zwischen den Formfindungselementen (Membranen, Seile etc.) und der Tragkonstruktion.

    Der Formfindungsprozess wird iterativ als eine spezielle nichtlineare Analyse, inspiriert von URS (Updated Reference Strategy) von Prof. Bletzinger / Prof. Ramm, realisiert. Dadurch erhält man Formen, die sich im Gleichgewicht befinden unter Berücksichtigung der definierten Vorspannung.

    Weiterhin besteht mit dieser Variante die Möglichkeit, bei der Formfindung individuelle Lasten wie Eigengewicht oder den Innendruck für pneumatische Modelle zu berücksichtigen. Die Vorspannung für Flächen (z. B. Membranen) kann auf zwei verschiedene Arten definiert werden:

    • Standardmethode - Vorschreiben der erforderlichen Vorspannung in einer Fläche
    • Projektionsmethode - Vorschreiben der erforderlichen Vorspannung in der Projektion einer Fläche, Stabilisierung vor allem für konische Formen
  7. Verformtes FE-Netz nach Formfindung

    RF-FORMFINDUNG | Ergebnisse

    Die Ergebnisse des Formfindungsprozesses sind eine neue Form und dazugehörige innere Kräfte. Übliche Ergebnisse wie Verformungen, Kräfte, Spannungen etc. können im RF‑FORMFINDUNGS-Fall angezeigt werden.

    Diese vorgespannte Form ist als Anfangszustand für alle anderen Lastfälle und Lastkombinationen bei der statischen Berechnung verfügbar.

    Zur Erleichterung der Definition von Lastfällen kann die NURBS-Transformation verwendet werden (Berechnungsparameter/Formfindung). Dieses Leistungsmerkmal verschiebt die ursprünglichen Flächen und Seile in die Position nach der Formfindung.

    Wenn die Rasterpunkte der Flächen oder die Definitionsknoten der NURBS-Flächen verwendet werden, können freie Lasten an ausgewählten Teilen der Struktur liegen.

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