Wykrywanie kształtów w programie RFEM

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator Podgląd oryginalnego tekstu

Moduł RF-FORM-FINDING określa w programie RFEM kształtowniki membranowe i równowagowe. W tym procesie obliczenia program wyszukuje takie położenie geometryczne, w którym naprężenia powierzchniowe / naprężenia wstępne membran i kabli są w równowadze z naturalnymi i geometrycznymi warunkami brzegowymi. Proces ten nazywany jest wykrywaniem postaci (zwane dalej "FF"). Obliczenia FF mogą być aktywowane w programie RFEM globalnie w "Danych ogólnych" modelu, w zakładce "Opcje". Po zaznaczeniu odpowiedniej opcji w programie RFEM zostanie utworzony nowy przypadek obciążenia lub proces obliczeniowy o nazwie RF-FORM FINDING. Dodatkowy parametr FF jest dostępny do definiowania naprężeń powierzchniowych i naprężeń wstępnych podczas wprowadzania kabli i membran. Uaktywnienie opcji FF powoduje, że program zawsze rozpoczyna proces ustalania położenia przed przeprowadzeniem czystych obliczeń sił wewnętrznych, odkształceń, wartości własnych itd., A następnie generuje odpowiedni wstępnie sprężony model w celu dalszej analizy.

Rysunek 01 - Dane ogólne

Wkład

Definiując model lekkich konstrukcji, możesz zrozumieć, że geometryczne położenie membran i lin jest niejasne. Zadaniem procesu FF jest znalezienie tej pozycji i jej utrwalenie. W pierwszym przypadku program RFEM wymaga początkowego wprowadzenia elementów FF. Ten wpis dostarcza programowi informacji, gdzie między punktami znajduje się kabel, a gdzie między wielokątami linii znajduje się membrana. Ponadto początkowe dane wejściowe wymagają określenia wartości naprężeń powierzchniowych w kierunku osnowy i wątku membran, w tym sposobu ich zastosowania (naprężenie lub rzut) oraz poziomu naprężenia wstępnego lub wymiaru zwisu elementów kablowych, które powinny działać zgodnie z FF obliczenie. Należy zauważyć, że początkowy kształt elementów FF jest nieistotny. Podczas wprowadzania danych początkowych elementów FF, należy być pewnym, że wszystkie wymagane węzły łączące i linie są zintegrowane w powierzchniach / elementach i że proces tworzenia siatki może wygenerować siatkę dla wszystkich elementów. Jeśli proces tworzenia siatki nie powiedzie się, operacja kończy się bezpośrednio przed obliczeniem.

Rysunek 02 - Menu

Szukanie formy

Po udanym tworzeniu siatki program uruchamia proces FF. Proces ten przyjmuje początkowo wprowadzoną geometrię siatki i naprężenie / naprężenie / naprężenie powierzchniowe i przemieszcza położenie elementów siatki, aż naprężenie powierzchniowe na elemencie FE znajdzie się w równowadze z warunkami brzegowymi. Opis naprężeń powierzchniowych na elementach siatki membranowej można zdefiniować na dwa sposoby. Metoda naprężenia opisuje wektor naprężeń powierzchniowych, który może się swobodnie poruszać w przestrzeni, aż osiągnie pozycję docelową. Natomiast metoda projekcji opisuje wektor naprężeń powierzchniowych, który może poruszać się częściowo w przestrzeni i jest przymocowany do swoich współrzędnych XY. Szczególnie w przypadku modeli symetrycznych obrotowo z kształtami stożkowymi może się zdarzyć, że w przypadku wektorów sprężania swobodnie poruszających się w przestrzeni, wektory styczne mogą skurczyć się do punktu w środku. Możesz przeciwdziałać tej reakcji poprzez utrwalenie wektorów naprężeń powierzchniowych na płaszczyźnie XY podczas używania metody projekcji.

Ten etap przemieszczenia jest wykonywany iteracyjnie zgodnie z metodą URS (Zaktualizowana strategia odniesienia, patrz https://www.st.bgu.tum.de/forschung/alte-forschungsthemen/form-finding-of-membrane-structures ) autorstwa Prof. Dr.-Ing. K.-U. Bletzinger i E. Ramm. Aby kontrolować proces iteracji, znajduje się karta „Wyszukiwanie form” w oknie dialogowym Parametry obliczeń. Dostępne są następujące opcje:

Maksymalna liczba iteracji
Zasadniczo obliczenie FF powinno się zakończyć przed osiągnięciem tego limitu przy jednoczesnym spełnieniu wszystkich granic tolerancji. Jeśli limity tolerancji nie zostaną spełnione po osiągnięciu maksymalnej liczby iteracji, program wyświetli komunikat ostrzegawczy z opcją dalszego wykorzystania wyniku pośredniego.

Liczba powtórzeń ładowania wstępnego
Liczba ta określa, w ilu iteracjach obliczenie FF powinno zastosować naprężenie wstępne do elementów o poprzednio zdefiniowanej wartości. Po przekroczeniu tego limitu program przestaje wielokrotnie stosować naprężenie wstępne z wartością początkową podczas obliczania FF. Poprzez zwiększenie wartości w przypadku izotropowego naprężenia powierzchniowego metodą naprężenia lub izotropowo / ortotropowego naprężenia powierzchniowego metodą rzutowania, program zbiega się do stabilnego rozwiązania. Ze względu na krzywiznę dwuosiową możliwe jest znalezienie przybliżonego rozwiązania dla ortotropowego naprężenia powierzchniowego metodą naprężenia.

Rozważ ciężar własny z przypadku obciążenia
To przypisanie przypadku obciążenia pozwala na użycie ciężaru własnego jako ograniczenia do obliczenia FF, oprócz ściśle określonego naprężenia / naprężenia powierzchniowego.

Zintegruj wstępne wyszukiwanie formularzy
Ta opcja przyspiesza globalny proces FF w większości przypadków. Wstępne wykrywanie form wypiera elementy powierzchni FE, przyjmując sztywne krawędzie w położeniu zbliżonym do rozwiązania docelowego. Po tym kroku rozpoczął się rzeczywisty iteracyjny proces FF. Ponieważ droga między pozycją początkową a pozycją docelową jest zwykle zmniejszana ze względu na wstępną analizę, rzeczywiste obliczenie iteracyjne powinno obejmować niewielką ścieżkę do pozycji docelowej, a tym samym zaoszczędzić pewną ilość czasu obliczeniowego.

Generuj powierzchnie / linie NURBS z wyników wyszukiwania formularzy i ponownie generuj wyniki wyszukiwania formularzy
Służy do określenia nowego wejścia modelu. Ogólnie program pokazuje przesuniętą generację siatki, stosując naprężenie / wstępne naprężenie powierzchni po obliczeniu FF. Ta geometria siatki może być wyświetlana w programie, ale nie można jej edytować ani modyfikować. Wszystkie wpisy i analizy (wynikające z tego obciążenia, ocena wyników itp.) Można wprowadzać tylko początkowo.
Jeśli geometria siatki FF jest przesunięta bardzo daleko od początkowej geometrii, transformacja NURBS może ci pomóc. Ta opcja przekształca geometrię FF (powierzchnia membrany, linie graniczne membrany i linie kablowe) w określonej geometrii FF. Ponieważ geometria FF zwykle ma kształt wielokrzywiznowy i odpowiednich geometrii linii nie można edytować innymi liniami, łukami, splajnami lub geometrią powierzchni z płaszczyznami, powierzchniami cylindrycznymi lub czworokątnymi, ta opcja przekształca nowy element w nie- jednolite racjonalne splajny B (NURBS) z porządkiem 9. Te elementy NURBS reprezentują odpowiednie linie i definicje powierzchni, które w przybliżeniu odpowiadają wcześniej określonym geometriom FF.
W programie RFEM wpisanie powierzchni NURBS jest ustalone na typ powierzchni czterema liniami granicznymi. Oznacza to, że program może dystrybuować położenie niezbędnych węzłów macierzowych na powierzchniach z czterema liniami granicznymi równomiernie w zależności od krawędzi na środku powierzchni i odpowiednio je oceniać. Dodatkowo możliwy jest specjalny przypadek z trzema liniami granicznymi, ponieważ ten model obliczeniowy - w przeciwieństwie do powierzchni czworokątnej - uwzględnia linię graniczną o długości 0. Dlatego rozkład węzłów macierzy na rogu z linią zerową jest mocno skompresowany.
Po transformacji program tworzy nową siatkę FE przy użyciu powierzchni NURBS na podstawie poprzedniej geometrii FF bez dodatkowych zniekształceń i rozpoczyna obliczanie FF. Ponieważ elementy NURBS są bardzo zbliżone do poprzednio znalezionej geometrii FF, proces obliczeniowy zwykle znajduje rozwiązanie w zaledwie kilku iteracjach. Zgodnie z oczekiwaniami przybliżone odkształcenie zerowe prostopadłe do płaszczyzny membrany z zamierzonym naprężeniem / naprężeniem powierzchniowym wynika z obliczenia FF w przypadku tych transformacji NURBS. W niektórych przypadkach może wystąpić deformacja FF w płaszczyźnie membrany. Niemniej jednak nie jest to sprzeczne z założeniami, więc można je zaakceptować.

Tolerancja dla kryteriów zbieżności w wyszukiwaniu formularzy
Ta opcja określa precyzję rozwiązania. Wartość modyfikuje wewnętrznie dostosowaną precyzję obliczania FF. Zatem wartość niższa niż 1 zwiększa precyzję i zmusza program do wykonywania iteracyjnych obliczeń, aż do osiągnięcia zmniejszonego limitu tolerancji. Obliczenie FF jako kryterium między iteracjami weryfikuje odkształcenia i równowagę między siłami i reakcjami elementu.

Szybkość zbieżności
Ta opcja kontroluje stabilność obliczeń. Czyste obliczenie FF stosuje bezwzględną sztywność powierzchni membrany. Ta wartość może być modyfikowana za pomocą ustawionej wartości. Wartość mniejsza niż 1 zwiększa sztywność, a zatem zapewnia wolniejszą zbieżność, ale wyższą stabilność obliczeń. W ten sposób można uniknąć niestabilności podczas obliczania FF.

Rysunek 03 - Parametry obliczeniowe

Wyniki

Po obliczeniu FF wyniki są wyświetlane w przypadku obciążenia „RF-FORM-FINDING”. Nawigator wyników jest taki sam, jak w przypadku zwykłego projektu konstrukcyjnego, bez analizy FF. Wyniki deformacji opisują odkształcenie pomiędzy początkowym wejściem a określonym kształtem równowagi. Wyniki pręta i powierzchni pokazują warunki siły lub naprężenia dla kształtu równowagi, biorąc pod uwagę zdefiniowane parametry FF. Przypadek obciążenia „RF-FORM-FINDING” reprezentuje nową konfigurację modelu ze stresem / naprężeniem powierzchniowym. Następnie kolejne obliczenia z pewnymi wpisami obciążenia powierzchniowego, takimi jak na przykład obciążenie wiatrem, wykorzystują model, taki jak przypadek obciążenia „RF-FORM-FINDING” ze wszystkimi odpowiednimi efektami jako konfiguracją początkową. W przypadku tych kolejnych przypadków obciążenia odkształcenie dotyczy wcześniej określonego kształtu równowagi.

Rysunek 04 - Model

Słowa kluczowe

Znajdowanie kształtu FF URS Osnowa Strzał PTFE ETFE rozciąganie Membrana Podkonstrukcja

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

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