Búsqueda de la forma en RFEM

datos generales

Entrada

Al definir un modelo de estructuras ligeras, es posible que se dé cuenta de que la posición geométrica de las membranas y los cables no está clara. Es precisamente la tarea del proceso FF encontrar esta posición y fijarla. Por lo tanto, RFEM requiere una entrada inicial de los elementos FF en primera instancia. La entrada inicial proporciona al programa la información de entre qué puntos está encerrado un cable y entre qué polígono de líneas está encerrada una membrana. Además, la entrada inicial requiere una determinación del valor de la tensión superficial en la dirección de la urdimbre y la trama de las membranas, incluyendo su método de aplicación (tracción o proyección), y el nivel de pretensado o dimensión de pandeo de los elementos del cable que deben actuar según el FF. cálculo Cabe señalar que la forma inicial de los elementos FF es irrelevante. Desde la perspectiva del programa, al ingresar inicialmente los elementos FF, solo debe asegurarse de que todos los nodos y líneas de conexión requeridos estén integrados en las superficies/barras y que el proceso de mallado pueda generar una malla para todos los elementos. Si el proceso de mallado falla, la operación finaliza directamente antes del cálculo.

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Búsqueda de forma

Después de un mallado con éxito, el programa inicia el proceso FF. Este proceso adopta la geometría de la malla y la tensión superficial/pretensado de la entrada inicial y cambia la ubicación de los elementos de la malla hasta que la tensión superficial en el elemento de EF esté en equilibrio con las condiciones de contorno. La descripción de la tensión superficial en los elementos de la malla de la membrana se puede definir de dos maneras. El método de tracción describe un vector de tensión superficial, que se puede mover libremente en el espacio hasta que alcanza la posición de destino. Por el contrario, el método de proyección describe un vector de tensión superficial que puede moverse parcialmente en el espacio y está fijado a sus coordenadas XY. Puede suceder que en el caso de vectores de pretensado que se mueven libremente en el espacio, los vectores tangenciales se puedan contraer hasta un punto en el centro, especialmente para modelos simétricos rotacionalmente con formas cónicas. Puede contrarrestar esta reacción fijando los vectores de tensión superficial en el plano XY cuando se utiliza el método de proyección.

Este paso de cambio se realiza de forma iterativa utilizando el método URS (Estrategia de referencia actualizada, https://mediatum.ub.tum.de/node?id=1095271 ) por el Prof. Dr.-Ing. K.-U. Bletzinger y E. Ramm. K.-U. Bletzinger y E. Ramm. Para controlar el proceso de iteración, hay una pestaña separada "Búsqueda de formulario" en el cuadro de diálogo Parámetros de cálculo. estando disponibles las siguientes opciones:

Número máximo de iteraciones
Generalmente, el cálculo de FF debería finalizar antes de alcanzar este límite, cumpliendo todos los límites de tolerancia. Si no se cumplen los límites de tolerancia después de alcanzar el número máximo de iteraciones, el programa muestra un mensaje de advertencia con la opción de seguir utilizando el resultado intermedio.

Número de iteraciones para el pretensado de carga
Este número controla en cuántas iteraciones el cálculo de FF debe volver a aplicar el pretensado con el valor originalmente definido a los elementos. Después de superar este límite, el programa deja de aplicar repetidamente el pretensado con el valor inicial durante el cálculo de FF. El programa converge a una solución estable al incrementar el valor de una tensión superficial isótropa utilizando el método de tensión o para una tensión superficial isótropa/ortótropa utilizando el método de proyección. Debido a la curvatura biaxial, solo es posible encontrar una solución aproximada para la tensión superficial ortótropa con el método de tracción.

Considere el peso propio del caso de carga
Esta asignación de caso de carga le permite utilizar el peso propio como una restricción para el cálculo de FF, además de la tensión superficial/pretensado firmemente definido.

Integrar la búsqueda de forma preliminar
Esta opción acelera el proceso global de FF en la mayoría de los casos. La búsqueda de forma preliminar desplaza los elementos de la superficie EF, asumiendo bordes rígidos en una posición cercana a la solución de destino. Después de este paso, se inicia el proceso iterativo de FF real. Dado que la distancia entre la posición inicial y la posición de destino suele reducirse considerablemente debido a la consideración preliminar, el cálculo iterativo real solo tiene que cubrir una pequeña distancia hasta la posición de destino y, por lo tanto, puede ahorrar una cierta cantidad de tiempo de cálculo.

Genere superficies/líneas NURBS a partir de los resultados de la búsqueda de formas y regenere los resultados de la búsqueda de formas
Esto se usa para determinar una nueva entrada del modelo. Después del cálculo de FF, el programa genera generalmente la generación de malla desplazada bajo la tensión superficial aplicada/pretensado. Esta geometría de malla se puede mostrar en el programa, pero no se puede editar ni modificar. Todas las entradas y análisis (cargas consiguientes, evaluación de resultados, etc.) solo se pueden introducir inicialmente.
En los casos en los que la geometría de la malla FF se aleja mucho de la geometría inicial, la transformación NURBS puede ayudarlo. Esta opción transforma la geometría FF (superficie de la membrana, líneas de contorno de membrana y líneas de cable) en la geometría FF determinada. Dado que la geometría FF generalmente toma una forma de múltiples curvas y las geometrías de línea correspondientes ya no se pueden realizar con líneas rectas/arcos/curvas spline, y las geometrías de superficie ya no se pueden realizar con planos/superficies cilíndricas/superficies cuadrangulares, la función reescribe la nuevos elementos en B-splines racionales no uniformes (NURBS) con un orden de 9. Estos elementos NURBS representan las líneas y definiciones de superficies correspondientes, que coinciden aproximadamente con las geometrías FF determinadas previamente.
En RFEM, la entrada de superficies NURBS se fija en un tipo de superficie con cuatro líneas de contorno. Esto significa que el programa solo puede distribuir uniformemente la posición de los nodos de la matriz necesarios para superficies con cuatro líneas de contorno dependiendo del borde en el medio de la superficie y evaluarlas adecuadamente. Además, es posible un caso especial con tres líneas de contorno ya que este modelo de cálculo, en contraste con una superficie cuadrangular, considera la línea de contorno con una longitud de 0. Por lo tanto, la distribución de nudos de la matriz en la esquina con la línea cero está fuertemente comprimida.
Después de la transformación, el programa coloca una nueva malla de EF sobre las superficies NURBS basada en la geometría de FF anterior sin distorsiones adicionales, y comienza un cálculo de FF. Dado que los elementos NURBS están muy cerca de la geometría FF encontrada anteriormente, el proceso de cálculo generalmente encuentra una solución en unas pocas iteraciones. Como era de esperar, el cálculo de FF para estas transformaciones NURBS da como resultado una deformación perpendicular al plano de la membrana casi nula con la tensión/pretensado superficial previsto. Sin embargo, en algunos casos puede producirse una deformación FF en el plano de la membrana. Sin embargo, esto no contradice los supuestos, por lo que puede aceptarse.

Tolerancia para los criterios de convergencia de búsqueda de forma
Esta opción especifica la precisión de la solución. El valor modifica la precisión ajustada internamente del cálculo de FF. Por lo tanto, un valor menor que 1 aumenta la precisión y fuerza al programa a realizar los cálculos iterativos hasta que se alcanza el límite de tolerancia reducido. Como criterio entre las iteraciones, el cálculo de FF equilibra las deformaciones y el equilibrio entre las fuerzas y reacciones del elemento.

Velocidad de convergencia
Esta opción controla la estabilidad del cálculo. El cálculo de FF puro aplica las superficies de la membrana con la rigidez absoluta. Este valor se puede modificar con un valor establecido. Un valor menor que 1 aumenta la rigidez y, por lo tanto, proporciona una convergencia más lenta pero una mayor estabilidad de cálculo. De esta manera, puede evitar cualquier inestabilidad durante el cálculo de FF.

Parámetros de cálculo

Resultados

Después del cálculo de FF, los resultados se muestran bajo el caso de carga "RF-FORM-FINDING". El Navegador de Resultados es el mismo que en el caso de un diseño estructural regular, solo que sin el análisis FF. Los resultados de deformación describen la deformación entre la entrada inicial y la forma de equilibrio encontrada. Los resultados de la barra y la superficie muestran las condiciones de fuerza o tensión para la forma de equilibrio, considerando los parámetros FF definidos. El caso de carga "RF-FORM-FINDING" representa una nueva configuración del modelo con la tensión/pretensado superficial. Un cálculo posterior con una entrada de carga superficial específica, como la carga de viento, utiliza el modelo descrito en el caso de carga "RF-FORM-FINDING" como configuración inicial, con todos los efectos asociados. En estos casos de carga posteriores, la deformación se relaciona con la forma de equilibrio previamente determinada.

Modelo