Esta tesis doctoral de Rostislav Lang trata sobre el cálculo y análisis de estructuras de membranas usando el software del MEF (método de elementos finitos).
Módulo adicional RF-FORM-FINDING para RFEM
Búsqueda de forma de construcciones de membranas, cables, cárcaras y barras
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"RFEM es lo mejor que he utilizado. Tengo experiencia con RISA, STAAD, ETABS, Visual Analysis y otros más. En el mundo de las estructuras tensadas o textiles he probado NDN, Forten, etc. Una vez te acostumbras con la interfaz de RFEM, no tiene comparación con los otros. Incluso con las estructuras típicas, es mucho más fácil."
Fernando Peña, P.E.
19. octubre 2016
Tesis doctoral sobre el cálculo de estructuras de membranas según el MEF
El módulo adicional RF-FORM-FINDING busca las formas de estructuras sujetas a tracción o compresión, tales como estructuras de membranas y cables, cáscaras y otras estructuras. La forma se calcula mediante el equilibrio entre la tensión superficial (un pretensado especificado y una carga adicional como el peso propio, presión, etc.) y unas condiciones de contorno indicadas.
La nueva forma pretensada se usará posteriormente como el estado inicial para el análisis estructural. Los patrones de corte de las estructuras de membranas se pueden determinar mediante el módulo adicional RF‑CUTTING‑PATTERN.
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Características
- Búsqueda de forma de:
- estructuras de cables y membranas cargadas a tracción
- estructuras de barras y cáscaras cargadas a compresión
- estructuras cargadas con combinación de tracción y compresión
- Consideración de cámaras de gas entre superficies
- Interacción con la estructura de soporte (diseño de la subestructura según varias normas)
- Las superficies se consideran como elementos 2D y las barras como 1D
- Definición de condiciones de pretensado distintas para superficies (membranas y cáscaras)
- Definición de fuerzas o requisitos geométricos para barras (cables y vigas)
- Consideración de cargas individuales (peso propio, presión interna, etc.) en el proceso de búsqueda de forma
- Definiciones de apoyos temporales para el proceso de búsqueda de forma
- Búsqueda automática preliminar de superficies de membranas ( más información... )
- Definición de materiales isótropos u ortótropos para el análisis estructural
- Definición opcional de cargas poligonales libres
- Transformación de los elementos de la forma encontrada en elementos de superficies NURBS
- Posibilidad de la búsqueda de forma combinada mediante la integración de la búsqueda de forma preliminar
- Evaluación gráfica de la nueva forma utilizando coordenadas y gráficos de inclinación coloreados
- Documentación completa del cálculo con figuras de evaluación adaptables definidas por el usuario
- Exportación opcional de la malla de elementos finitos como archivo DXF o Excel
- Búsqueda de forma de:
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Entrada de datos
El proceso de búsqueda de forma se puede activar en el cuadro de diálogo Datos generales, pestaña Opciones. El pretensado (o los requisitos geométricos para barras) se puede definir en los parámetros para superficies y barras. El proceso de búsqueda de forma se realiza mediante el cálculo de un caso de RF-FORM-FINDING.
Pasos de la secuencia de trabajo:
- Creación de un modelo en RFEM (superficies, barras, cables, apoyos, definición del material, etc.)
- Definición del pretensado requerido para membranas y fuerza o longitud/catenaria para barras (por ejemplo, cable)
- Consideración opcional de otras cargas para el proceso de búsqueda de forma en los casos de carga especiales de búsqueda de forma (peso propio, presión, peso de nudo de acero, etc.)
- Configuración de cargas y combinaciones de cargas para análisis estructurales adicionales
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Análisis no lineal
Después de iniciar el cálculo, el programa realiza la búsqueda de forma de la estructura entera. El cálculo considera la interacción entre los elementos de la búsqueda de forma y las estructura de soporte.
El proceso de búsqueda de forma se realiza iterativamente como un análisis no lineal especial, inspirado en la estrategia de actualización de referencias URS (Updated Reference Strategy) del Prof. Bletzinger y el Prof. Ramm. De esta manera, las formas en equilibrio se obtienen considerando el pretensado predefinido.
Además, este método permite considerar las cargas individuales tales como el peso propio o la presión interior para estructuras neumáticas en el proceso de búsqueda de forma. El pretensado de superficies (por ejemplo, de membranas) puede definirse mediante dos métodos distintos:
- Método estándar: prescripción del pretensado requerido en una superficie
- Método de proyección: prescripción del pretensado requerido en una proyección de una superficie, estabilización especialmente para formas cónicas
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Resultados
Los resultados del proceso de búsqueda de forma son una nueva forma y sus correspondientes esfuerzos internos. Los resultados habituales como deformaciones, esfuerzos, tensiones y otros se pueden mostrar en el caso de RF-FORM-FINDING.
Esta forma pretensada está disponible como el estado inicial para todos los casos de carga y combinaciones de carga en el análisis estructural.
Para mayor facilidad al definir los casos de carga, es posible utilizar la transformación de NURBS (Parámetros de cálculo - Búsqueda de forma). Esta función mueve a las superficies y cables originales en la posición después de la búsqueda de forma.
Mediante el uso de puntos de rejilla de superficies o la definición de nudos de superficies NURBS, es posible situar cargas libres en las partes seleccionadas de la estructura.
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