Wykrywanie kształtów w programie RFEM

Artykuł techniczny na temat analizy statyczno-wytrzymałościowej w programach Dlubal Software

  • Baza informacji

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

Moduł dodatkowy RF ‑ FORM ‑ FINDING określa kształty równowagi elementów membranowych i kablowych w programie RFEM. W tym procesie obliczeniowym program wyszukuje położenie geometryczne, w którym naprężenia powierzchniowe membran i kabli są w równowadze z naturalnymi i geometrycznymi warunkami brzegowymi. Proces ten nazywany jest znajdowaniem kształtu (dalej zwany FF). Obliczenia FF można aktywować globalnie w programie RFEM w zakładce "Dane ogólne" modelu. Po wybraniu odpowiedniej opcji w programie RFEM tworzony jest nowy przypadek obciążenia lub proces obliczeniowy o nazwie RF ‑ FORM ‑ FINDING, a do definiowania naprężeń powierzchniowych i naprężeń wstępnych podczas wprowadzania kabli i membran dostępny jest dodatkowy parametr FF. Po aktywowaniu opcji FF program zawsze rozpoczyna proces znajdowania kształtu przed czystymi obliczeniami konstrukcyjnymi sił wewnętrznych, odkształceń, wartości własnych itd., I generuje odpowiedni model sprężony do dalszej analizy.

Rysunek 01 - Ogólne dane

Wprowadzanie danych

Podczas definiowania modelu konstrukcji lekkich można zauważyć, że położenie geometryczne membran i lin jest niejasne. Znalezienie i ustalenie tej pozycji jest zadaniem FF. W pierwszej kolejności program RFEM wymaga wprowadzenia elementów FF. Wpis ten dostarcza programowi informacji o tym, gdzie znajduje się kabel pomiędzy punktami, a gdzie pomiędzy wielokątami linii 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 upewnić się, że wszystkie wymagane węzły łączące i linie 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. Może się zdarzyć, że w przypadku wektorów naprężeń swobodnie poruszających się w przestrzeni, wektory styczne mogą się skurczyć do punktu w środku, zwłaszcza w przypadku modeli obrotowo -symetrycznych o kształcie stożkowym. 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, w oknie dialogowym Parametry obliczeń znajduje się zakładka "Znajdowanie kształtu". Dostępne są następujące opcje:

Maksymalna liczba iteracji
Zasadniczo obliczenia FF powinny zostać zakończone przed osiągnięciem tej granicy, 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 zostaje ponownie zatrzymany, stosując podczas obliczeń FF naprężenie wstępne z wartością początkową. 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 dwuosiową krzywiznę, przybliżone rozwiązanie ortotropowego naprężenia powierzchniowego można znaleźć tylko metodą rozciągania.

Weź pod uwagę 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 ścieżka między pozycją początkową a pozycją docelową jest zazwyczaj ograniczona ze względu na wstępną analizę, rzeczywiste obliczenia iteracyjne powinny obejmować niewielką ścieżkę do pozycji docelowej, a tym samym zaoszczędzić pewną ilość czasu obliczeniowego.

Generowanie powierzchni/linii NURBS na podstawie wyników znajdowania kształtów i ponowne generowanie wyników znajdowania kształtów
Służy do określania 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 ani modyfikować. Wszystkie wpisy i analizy (wynikające z tego obciążenia, ocena wyników itd.) Można wprowadzić tylko początkowo.
Jeżeli geometria siatki FF jest bardzo oddalona od geometrii początkowej, może pomóc transformacja NURBS. Opcja ta przekształca geometrię FF (powierzchnia membrany, membranowe linie graniczne i linie kablowe) w określoną geometrię FF. Ponieważ geometria FF ma zazwyczaj kształt wielokrzywny, a odpowiednie geometrie linii nie mogą być już edytowane za pomocą innych linii, łuków, splajnów ani geometrii powierzchni z płaszczyznami, powierzchniami cylindrycznymi lub czworokątnymi, opcja ta przekształca nowy element w inny niż -jednorodne wymierne krzywe B (NURBS) z rządem 9. Te elementy NURBS przedstawiają odpowiednie definicje linii i powierzchni, które w przybliżeniu odpowiadają uprzednio określonym geometriom FF.
W programie RFEM powierzchnie NURBS są powiązane z typem powierzchni za pomocą czterech linii granicznych. Oznacza to, że program może rozłożyć położenie niezbędnych węzłów macierzy tylko na powierzchniach z czterema liniami granicznymi równomiernie, w zależności od krawędzi w środku powierzchni, i odpowiednio je ocenić. Ponadto możliwy jest specjalny przypadek z trzema liniami granicznymi, ponieważ ten 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, więc można to zaakceptować.

Tolerancja dla kryteriów zbieżności znajdowania kształtu
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. Obliczenia FF, jako kryterium między iteracjami, weryfikują odkształcenia i równowagę między siłami i reakcjami w elementach.

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 niestateczności podczas obliczeń FF.

Rysunek 03 - Parametry obliczeń

Wyniki

Po obliczeniach FF wyniki są wyświetlane w przypadku obciążenia "RF -FORM -FINDING". Nawigator Wyniki działa tak samo, jak w przypadku zwykłego wymiarowania konstrukcji, tyle że 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" reprezentuje nową konfigurację modelu z naprężeniem powierzchniowym/sprężeniem wstępnym. Następnie w kolejnych obliczeniach z określonymi obciążeniami powierzchniowymi, takimi jak obciążenie wiatrem (na przykład), stosowany jest model, taki jak przypadek obciążenia "RF -FORM -FINDING" ze wszystkimi odpowiednimi skutkami, takimi jak w konfiguracji początkowej. W przypadku tych kolejnych przypadków obciążeń odkształcenie ma zastosowanie do zdefiniowanego wcześniej kształtu równowagi.

Rysunek 04 - Model

Autor

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

Dipl.-Ing. (BA) Andreas Niemeier, M.Eng.

Product Engineering & Customer Support

Pan Niemeier jest odpowiedzialny za opracowanie programów RFEM, RSTAB oraz modułów dodatkowych do konstrukcji membranowych. Ponadto odpowiada za zapewnienie jakości i wsparcie klienta.

Słowa kluczowe

Znajdowanie kształtu FF URS osnowa wątek PTFE ETFE Rozciąganie Membrana Posadowienie

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 2018x
  • Zaktualizowane 9. listopada 2021

Kontakt

Skontaktuj się z firmą 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

Zaproszenie na wydarzenie

Szczyt NCSEA Structural Engineering

Konferencje 15. lutego 2022 - 16. lutego 2022

Zaproszenie na wydarzenie

Międzynarodowa Konferencja na temat drewna

Konferencje 12. kwietnia 2022 - 14. kwietnia 2022

Zaproszenie na wydarzenie

Kongres Konstrukcji 2022

Konferencje 21. kwietnia 2022 - 22. kwietnia 2022

Analiza historii czasu wybuchu w RFEM

Analiza czasowa eksplozji w RFEM

Webinar 13. maja 2021 14:00 - 15:00 EST

CSA S16: 19 Wymiarowanie stali w RFEM

CSA S16: 19 Wymiarowanie stali w RFEM

Webinar 10. marca 2021 14:00 - 15:00 EST

Wymiarowanie prętów zgodnie z ADM 2020 w RFEM

Wymiarowanie prętów zgodnie z ADM 2020 w RFEM

Webinar 19. stycznia 2021 14:00 - 15:00 EST

Dzień informacyjny Dlubal

Dlubal Info Day Online | 15 grudnia 2020 r

Webinar 15. grudnia 2020 9:00 - 16:00 CET

MES - Rozwiązywanie problemów i optymalizacja w RFEM

Rozwiązywanie problemów i optymalizacja MES w RFEM

Webinar 11. listopada 2020 14:00 - 15:00 EST

Interakcja struktura gruntu w RFEM

Interakcja konstrukcji z podłożem w RFEM

Webinar 27. października 2020 14:00 - 14:45 CET

Analiza spektrum odpowiedzi w RFEM zgodnie z NBC 2015

Webinar 30. września 2020 14:00 - 15:00 EST

Wymiarowanie betonu zgodnie z ACI 318-19 w RFEM

Webinar 20. sierpnia 2020 14:00 - 15:00 EST

RFEM 5
RFEM

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 5
RF-FORM-FINDING

Moduł dodatkowy

Znajdowanie kształtu membran i konstrukcji kablowych

Cena pierwszej licencji
1 750,00 USD