Wykrywanie kształtów w programie RFEM

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

Moduł dodatkowy RF-FORM-FINDING określa kształty elementów membranowych i kablowych w RFEM. W tym procesie obliczeniowym program wyszukuje takie położenie geometryczne, w którym naprężenie powierzchniowe/naprężenie wstępne membran i kabli jest w równowadze z naturalnymi i geometrycznymi warunkami brzegowymi. jego proces nazywa się form-Finding (zwany dalej FF). Obliczenia FF można aktywować globalnie w programie RFEM w zakładce „Dane ogólne”, zakładka „Opcje”. Po wybraniu odpowiedniej opcji w RFEM zostaje utworzony nowy przypadek obciążenia lub proces obliczeniowy o nazwie RF-FORM FINDING, a podczas wprowadzania kabli i membran można wprowadzić dodatkowy parametr FF do zdefiniowania naprężenia powierzchniowego i naprężenia wstępnego. Aktywując opcję FF, program zawsze rozpoczyna proces znajdowania kształtu przed czystym obliczeniem sił wewnętrznych, odkształceń, wartości własnych itd., A następnie generuje odpowiedni model sprężony do dalszej analizy.

Rysunek 01 - Dane ogólne

Wprowadzanie danych

Podczas definiowania modelu lekkich konstrukcji możliwe jest, że położenie geometryczne membran i lin jest niejasne. Znalezienie i ustalenie tej pozycji jest zadaniem FF. Po pierwsze, program RFEM wymaga początkowego wprowadzenia elementów FF. Wpis ten zawiera informację, gdzie pomiędzy punktami znajduje się kabel, a gdzie pomiędzy wielokątami liniowymi znajduje się membrana. Ponadto, początkowe wprowadzanie danych wymaga określenia wartości naprężeń powierzchniowych w kierunku osnowy i wątku membran, w tym metody ich zastosowania (rozciąganie lub rzutowanie), a także poziomu naprężenia lub zwisu elementów kablowych, który powinien działać zgodnie z FF obliczenia. Należy zauważyć, że początkowy kształt elementów FF nie jest istotny. Wprowadzając dane początkowe elementów FF, należy pamiętać, że wszystkie wymagane węzły i linie łączące są zintegrowane w powierzchniach/prętach, a proces tworzenia siatki może wygenerować siatkę dla wszystkich elementów. W przypadku niepowodzenia procesu tworzenia siatki operacja zostaje zakończona bezpośrednio przed obliczeniami.

Rysunek 02 - Menu

znajdowanie kształtu

Po pomyślnym utworzeniu siatki program rozpoczyna proces FF. Proces ten przyjmuje geometrię siatki i początkowo wprowadzone naprężenie/naprężenie powierzchniowe i przesuwa położenie elementów siatki, aż naprężenie powierzchniowe na elemencie ES znajdzie się w równowadze z warunkami brzegowymi. Opis naprężeń powierzchniowych na elementach siatki membranowej można zdefiniować na dwa sposoby. Metoda rozciągania opisuje wektor naprężeń powierzchniowych, który może się dowolnie przemieszczać w przestrzeni, aż do osiągnięcia położenia docelowego. Natomiast metoda rzutowania opisuje wektor naprężeń powierzchniowych, który może poruszać się częściowo w przestrzeni i jest przymocowany do swoich współrzędnych XY. Szczególnie w przypadku modeli obrotowo-symetrycznych o kształcie stożkowym może się zdarzyć, że w przypadku wektorów naprężeń swobodnych w przestrzeni, wektory styczne mogą się skurczyć do punktu w środku. Reakcji tej można przeciwdziałać poprzez utrwalenie wektorów naprężeń powierzchniowych w płaszczyźnie XY podczas stosowania metody rzutowania.

Ten krok przesunięcia jest iteracyjnie określony przez metodę URS (Zaktualizowana strategia odniesienia, https://mediatum.ub.tum.de/node?id=1095271 ) przez prof. Dr inż. K.-U. Bletzinger i E. Ramm Aby sterować procesem iteracji, należy użyć zakładki "Form-Finding" w oknie dialogowym Parametry obliczeń. Dostępne są następujące opcje:

Maksymalna liczba iteracji
Zasadniczo obliczenia FF powinny zostać zakończone przed osiągnięciem tego limitu, przy jednoczesnym zachowaniu wszystkich granic tolerancji. Jeżeli granice tolerancji nie zostaną osiągnięte po osiągnięciu maksymalnej liczby iteracji, program wyświetli komunikat ostrzegawczy z opcją dalszego wykorzystania wyniku pośredniego.

Liczba iteracji dla naprężenia wstępnego
Liczba ta określa, w ilu iteracjach obliczenia FF powinny zastosować naprężenie wstępne do elementów o zdefiniowanej wcześniej wartości. Po przekroczeniu tego ograniczenia program przestaje wielokrotnie stosować naprężenie wstępne z wartością początkową podczas obliczeń FF. Poprzez zwiększenie wartości w przypadku izotropowego naprężenia powierzchniowego za pomocą metody rozciągania lub izotropowo/ortotropowego naprężenia powierzchniowego za pomocą metody rzutowania, program staje się rozwiązaniem statycznym. Ze względu na krzywiznę dwuosiową możliwe jest znalezienie przybliżonego rozwiązania ortotropowego naprężenia powierzchniowego tylko przy użyciu metody rozciągania.

Należy uwzględnić ciężar własny z przypadku obciążenia
To przyporządkowanie przypadków obciążeń umożliwia zastosowanie ciężaru własnego jako ograniczenia do obliczeń FF, oprócz mocno zdefiniowanego naprężenia/naprężenia powierzchniowego.

Zintegruj wstępne znajdowanie kształtu
W większości przypadków opcja ta przyspiesza globalny proces FF. Wstępne formowanie położenia wypiera elementy powierzchniowe ES, przyjmując sztywne krawędzie w położeniu zbliżonym do rozwiązania docelowego. Po tym kroku rozpoczął się iteracyjny proces FF. Ponieważ ze względu na wstępną analizę, droga pomiędzy pozycją początkową a pozycją docelową jest zazwyczaj zredukowana, rzeczywiste obliczenia iteracyjne powinny objąć małą ścieżkę do pozycji docelowej, co pozwoli zaoszczędzić czas.

Generowanie powierzchni/linii NURBS na podstawie wyników wyszukiwania form i generowanie wyników wyszukiwania form
Służy to do określenia nowego modelu danych wejściowych. Z reguły program pokazuje generowanie przesuniętej siatki po zastosowaniu obliczeń naprężeń/naprężeń powierzchniowych po obliczeniach FF. Tę geometrię siatki można wyświetlić w programie, ale nie można jej edytować i modyfikować. Wszystkie wpisy i analizy (późniejsze obciążenia, ocena wyników itd.) Można wprowadzać tylko początkowo.
W przypadku, gdy geometria siatki FF zostanie przesunięta bardzo daleko od geometrii początkowej, może to pomóc w transformacji NURBS. Opcja ta przekształca geometrię FF (powierzchnia membrany, membranowe linie graniczne i linie kablowe) w określoną geometrię FF. Ponieważ geometria FF ma zazwyczaj kształt wielokrotnie zakrzywiony, a odpowiednich geometrii linii nie można już edytować za pomocą innych linii, łuków, splajnów, a geometrii powierzchni za pomocą płaszczyzn, powierzchni cylindrycznych lub czworokątnych - ta opcja przekształca nowy element w elementy inne niż równomierne racjonalne B-splajny (NURBS) z rzędem 9. Te elementy NURBS reprezentują odpowiednie linie i definicje powierzchni, które w przybliżeniu odpowiadają wcześniej zdefiniowanym geometriom FF.
W programie RFEM wprowadzanie powierzchni NURBS jest stałe dla typu powierzchni za pomocą czterech linii granicznych. Oznacza to, że program może rozmieścić położenie niezbędnych węzłów macierzowych na powierzchniach posiadających cztery linie graniczne równomiernie w zależności od krawędzi pośrodku powierzchni, i odpowiednio je ocenić. Dodatkowo możliwy jest specjalny przypadek z trzema liniami granicznymi, ponieważ model obliczeniowy - w przeciwieństwie do powierzchni czworokątnej - uwzględnia linię graniczną o długości 0. Z tego względu rozkład węzłów macierzy w narożniku z linią zerową jest silnie ściśnięty.
Po zakończeniu transformacji program bez dodatkowych zniekształceń tworzy nową siatkę ES, korzystając z powierzchni NURBS na podstawie poprzedniej geometrii FF, i rozpoczyna obliczenia FF. Ponieważ elementy NURBS są bardzo zbliżone do już znalezionej geometrii FF, proces obliczeń zazwyczaj znajduje rozwiązanie w kilku iteracjach. Zgodnie z oczekiwaniami, w przypadku tych transformacji NURBS, z obliczeń FF w obliczeniach FF wynika przybliżone zerowe odkształcenie prostopadłe do płaszczyzny membrany wraz z zamierzonym naprężeniem powierzchniowym/naprężeniem powierzchniowym. W niektórych przypadkach może jednak wystąpić deformacja FF w płaszczyźnie membrany. Nie jest to jednak sprzeczne z założeniami i może zostać zaakceptowane.

Tolerancja kryteriów zbieżności wyszukiwania formalnego
Opcja ta określa dokładność rozwiązania. Wartość ta modyfikuje wewnętrznie dostosowaną dokładność obliczeń FF. Tym samym wartość mniejsza niż 1 zwiększa dokładność i zmusza program do przeprowadzenia obliczeń iteracyjnych aż do osiągnięcia zredukowanej granicy tolerancji. Obliczenie FF jako kryterium między iteracjami weryfikuje odkształcenia i równowagę pomiędzy siłami i reakcjami elementu.

Szybkość zbieżności
Opcja ta kontroluje stabilność obliczeń. Obliczenia oparte na czystym FF stosują bezwzględną sztywność do powierzchni membran. Wartość tę można zmodyfikować o ustawioną wartość. Wartość mniejsza niż 1 zwiększa sztywność, a tym samym zapewnia wolniejszą zbieżność, ale większą stabilność obliczeń. W ten sposób można uniknąć niestabilności podczas obliczeń FF.

Rysunek 03 - Parametry obliczeń

Wyniki

Po zakończeniu obliczeń FF wyniki są wyświetlane w przypadku obciążenia „RF-FORM-FINDING“. Nawigator wyników jest taki sam, jak w przypadku zwykłego obliczeń konstrukcyjnych, tylko bez analizy FF. Wyniki odkształcenia opisują odkształcenie pomiędzy początkowym wprowadzeniem danych a określonym kształtem równowagi. Wyniki prętów i powierzchni pokazują warunki siły lub naprężenia dla stanu równowagi z uwzględnieniem zdefiniowanych parametrów FF. Przypadek obciążenia "RF-FORM-FINDING" stanowi nową konfigurację modelu z naprężeniem/naprężeniem powierzchniowym. Następnie, w kolejnych obliczeniach z wprowadzeniem określonych obciążeń powierzchniowych, takich jak na przykład obciążenie wiatrem, wykorzystuje się model taki jak przypadek obciążenia "RF-FORM-FINDING", ze wszystkimi odpowiednimi efektami jako konfiguracją początkową. W przypadku tych kolejnych przypadków obciążeń odkształcenie ma zastosowanie do zdefiniowanego wcześniej kształtu równowagi.

Rysunek 04 - Model

Słowa kluczowe

znajdowanie kształtu FF URS osnowa wątek PTFE ETFE Rozciąganie Membrana Posadowienie

Linki

Kontakt

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RFEM Konstrukcje membranowe
RF-FORM-FINDING 5.xx

Moduł dodatkowy

Znajdowanie kształtu membran i konstrukcji kablowych

Cena pierwszej licencji
1 750,00 USD