Gaz idealny w analizie statyczno-wytrzymałościowej

Artykuł o tematyce technicznej

Artykuł został przetłumaczony przez Google Translator

Podgląd oryginalnego tekstu

20. lutego 2018

001507

Andreas Niemeier

Artykuł o tematyce technicznej

Modelowanie | Obciążenie

RFEM

Konstrukcje membranowe

Pod pojęciem modelu gaz idealny stanowi swobodne, wolne od ekspansji cząstki masy w przestrzeni stałej. W tej przestrzeni każda cząstka porusza się z prędkością w jednym kierunku. Zderzenie jednej cząstki z inną cząstką lub ograniczenia objętościowe prowadzą do ugięcia i zmiany prędkości cząstek.

Stan zamkniętego gazu można opisać założeniami równowagi termodynamicznej. Wynikiem jest następujące ogólne równanie gazu:
p ∙ V = n ∙ R ∙ T
gdzie zmienne stanu
p oznacza ciśnienie
V jest objętością
n oznacza ilość substancji
R jest uniwersalną stałą gazu
T jest temperaturą

Właściwości gazów doskonałych

Utrzymując pewne stałe stanu w równaniu gazowym, uzyskuje się specjalne właściwości gazu idealnego. Zapoznanie się z tymi właściwościami pomaga w analizie statyczno-wytrzymałościowej gazów doskonałych i umożliwia odpowiednią symulację określonych stanów obciążenia.

Zmiana stanu izotermicznego (Boyle-Mariotte)
Jeżeli zmienne T i n zostaną utrzymane, a ciśnienie p podniesione, zwiększona zostanie objętość V rozpatrywanej jednostki gazowej.

Obowiązują poniższe zależności:

Wzór 1

$\begin{array}{l} p \sim \frac{1}{V} \\ p \cdot V = const \\ \frac{p_{1}}{p_{2}} = \frac{V_{2}}{V_{1}} \end{array}$

Zmiana stanu izobarycznego (Gay-Lussac)
W przypadku utrzymywania stałych wartości p i n oraz wzrostu temperatury działania T objętość V rozpatrywanej jednostki gazowej zostaje zwiększona.

Obowiązują poniższe zależności:

Wzór 2

$\begin{array}{l} V \sim T \\ \frac{V}{T} = const \\ \frac{V_{1}}{V_{2}} = \frac{T_{1}}{T_{2}} \end{array}$

Izochoryczna zmiana stanu (amoniki)
Jeżeli wartości V i n są utrzymywane na stałym poziomie, a działająca temperatura T jest zwiększana, ciśnienie p odpowiedniej jednostki gazowej zostaje zwiększone.

Obowiązują poniższe zależności:

Wzór 3

$\begin{array}{l} p \sim T \\ \frac{p}{T} = const \\ \frac{p_{1}}{p_{2}} = \frac{T_{1}}{T_{2}} \end{array}$

Zastosowanie w analizie statyczno-wytrzymałościowej

W analizie statycznej do przenoszenia sił zewnętrznych wykorzystywane są zwykle gazy zamknięte. Warunkiem jest tutaj, aby działająca lokalnie siła w określonym miejscu na bryle była przenoszona przez uwięziony gaz na wszystkie pozostałe strony bryły.

Właściwość ta jest stosowana na przykład do izolowania tafli szkła lub nadmuchiwanych poduszek membranowych. W obu przypadkach bryła złożona z elementów konstrukcyjnych jest opisana i wypełniona gazem. Ograniczenie objętościowe w przypadku szyb zespolonych składa się ze sztywnych elementów powłokowych oraz membranowych membran wykonanych z niesztywnych elementów membranowych. W obu przypadkach obciążenie wiatrem lub śniegiem uderza z jednej strony granicy objętości i jest przenoszone przez zamknięty gaz do sąsiednich granic objętości.

Ponieważ temperatura nie zmienia się nagle w sytuacjach obciążenia uwzględnianych w branży budowlanej, w powłoce bryłowej zwykle symulowany jest gaz o właściwościach izotermicznych.

Wdrożenie w RFEM

Bryły można definiować w programie RFEM. Objętości te są opisane w odniesieniu do otaczających powierzchni. W takiej bryłce składającej się z otaczających brył i brył można wprowadzić definicję objętości za pomocą opcji Gaz. Uzyskana objętość gazu wymaga opisu załączonego gazu oraz zdefiniowania zmiennych stanu atmosferycznego. Zmienne stanu atmosferycznego nie mają wpływu na zamkniętą bryłę i opisują tylko sytuację wyjściową dla symulacji.

Rysunek 01 - Zachowanie się gazu w objętości

W przydzielonych przypadkach obciążeń można zastosować odpowiednie obciążenie bryłowe dla każdej objętości gazu. W celu zasymulowania brył otwartych lub zamkniętych można określić powstające ciśnienia / bryły lub zmiany ciśnienia / objętości.

Odniesienie

[1]	Wikipedia: Gaz doskonały
[2]	Wikipedia: prawo gazu idealnego
[3]	Wagner, R .: Bauen mit Seilen und Membranen. Berlin: Beuth, 2016

Autor

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.

Skomentuj...

0 Komentarz

0 0

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.

Najczęściej zadawane pytania (FAQs)

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

Idź do
Wydarzenia
Filmy wideo
Modele
Baza informacji
Zrzuty z ekranu
Funkcje produktu
Najczęściej zadawane pytania
Projekty klientów

Polecane wydarzenia

Eurokod 2 | Konstrukcje betonowe Zgodnie z DIN EN 1992-1-1

Szkolenie online 29. lipca 2021 8:30 - 12:30 CEST

RFEM | Dynamika konstrukcji i projektowanie sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 11. sierpnia 2021 8:30 - 12:30 CEST

RFEM dla studentów | USA

Szkolenie online 11. sierpnia 2021 13:00 - 16:00 EDT

Bezpłatne szkolenie online RFEM | Podstawowe

Szkolenie online 12. sierpnia 2021 9:30 - 12:00 CEST

Eurokod 3 | Konstrukcje stalowe Zgodnie z DIN EN 1993-1-1

Szkolenie online 25. sierpnia 2021 8:30 - 12:30 CEST

Bezpłatne szkolenie Eurokod 3 | Wymiarowanie stali zgodnie z PN-EN 1993-1-1

Szkolenie online 26. sierpnia 2021 9:30 - 13:00 CEST

Bezpłatne szkolenie Eurokod 5 | Wymiarowanie konstrukcji drewnianych zgodnie z PN EN 1995-1-1

Szkolenie online 15. września 2021 9:30 - 13:00 CEST

Eurokod 5 | Konstrukcje drewniane Zgodnie z DIN EN 1995-1-1

Szkolenie online 23. września 2021 8:30 - 12:30 CEST

Projektowanie szkła za pomocą oprogramowania Dlubal

Webinar 8. czerwca 2021 14:00 - 14:45 CEST

Analiza czasowa eksplozji w RFEM

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

Konstrukcje drewniane | Część 2: obliczenia

Drewniane konstrukcje belkowe i powierzchniowe | Część 2 Obliczenia

Webinar 11. maja 2021 14:00 - 15:00 CEST

Konstrukcje drewniane | Część 1: Modelowanie, wprowadzanie obciążeń, kombinatoryka

Drewniane konstrukcje belkowe i powierzchniowe | Część 1: Modelowanie, wprowadzanie obciążeń, kombinatoryka

Webinar 4. maja 2021 14:00 - 15:00 CEST

Wyboczenie płyt i powłok z wykorzystaniem oprogramowania Dlubal

Webinar 30. marca 2021 14:00 - 14:45 CEST

CSA S16: 19 Wymiarowanie stali w RFEM

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

Wymiana informacji pomiędzy programami Tekla Structures i Dlubal

Webinar 18. lutego 2021 10:00 - 11:00 BST

Najczęstsze błędy użytkowników w programach RFEM i RSTAB

Webinar 4. lutego 2021 14:00 - 15:00 BST

Wymiarowanie prętów zgodnie z ADM 2020 w RFEM

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

Dlubal Info Day Online | 15 grudnia 2020 r

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

Obliczanie stateczności konstrukcji stalowych z wykorzystaniem programów RFEM i RSTAB (w j. angielskim)

Webinar 1. grudnia 2020 14:00 - 14:45 BST

MES - Rozwiązywanie problemów i optymalizacja w RFEM

Rozwiązywanie problemów i optymalizacja MES w RFEM

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

Więcej wydarzeń

Filmy wideo

Wyświetlić listę odtwarzania

[DE] CP 001185 | Champagne Bar - Goodwood Racecourse, Zjednoczone Królestwo

Długość 0:05 Min.

[EN] Webinaria | Wymiarowanie prętów ADM 2020 w RFEM

Długość 1:03:53 Min.

[EN] Projektowanie konstrukcji stalowych i membranowych | RFEM | Info Day Online | 15.12.2020 | 1/4

Długość 1:27:00 Min.

SVT 018 | Szablony cięcia konstrukcji membranowych w RF-CUTTING-PATTERN

Długość 2:19 Min.

[EN] Webinarium Dlubal | Symulacja konstrukcji membranowych o obciążeniu wiatrem

Długość 1:11:46 Min.

[EN] Dlubal Webinar | Konstrukcje membranowe z obciążeniami wiatrem w symulacji przepływu wiatru CFD

Długość 1:22:20 Min.

[EN] SVT 016 | Znajdowanie kształtu membrany dachowej

Długość 2:32 Min.

[EN] PF 001402 | Wyświetlanie topologii na odkształconej konstrukcji

Długość 0:08 Min.

[EN] Webinarium: Simulation von luftgefüllten Folienkissen in RFEM

Długość 48:28 Min.

[EN] Webinarium Dlubal: Form-Find i Cięcie konstrukcji membranowych w RFEM

Długość 1:09:52 Min.

[EN] Dlubal RFEM 5 - Moduły dodatkowe: RF-FORM-FINDING & RF-CUTTING-WATTERN

Długość 1:46 Min.

Dlubal Info Day online 2015 3/6: Form-Finding i obliczanie konstrukcji membranowych i kablowych w RFEM

Długość 53:11 Min.

Pneumatyczne konstrukcje membranowe z RFEM i RF-FORM-FINDING

Długość 1:26 Min.

[EN] RWIND Simulation | Konstrukcja parasolowa w tunelu aerodynamicznym

Długość 0:13 Min.

Webinarium: Membrany - wstęp do modułów FORM-FINDING oraz CUTTING-PATTERN

Długość 38:28 Min.

Więcej plików wideo

Modele do pobrania

23x

Osłona membrany

17x

Hala o konstrukcji membranowej

Osłona membrany

Ekran membranowy

Przystanek autobusowy z membraną na dachu

17x

Dach membranowy

20x

Pawilon z membranowym dachem

17x

Ekran membranowy

22x

Basen na dachu z membraną

22x

Dach membranowy wsparty na 4 słupach

21x

Membranowy dach chodnika

26x

Dach membranowy wsparty na 2 łukach

16x

Dach ochronny z membraną

28x

Dach membranowy

23x

Przystanek autobusowy z membraną na dachu

23x

Hala z łukiem membranowym

12x

Parking membranowy

28x

Ekran membranowy

17x

Hala z łukiem membranowym

Więcej modeli do pobrania

Artykuły w Bazie informacji

Narzędzia pomocnicze dla konstrukcji kabli

RFEM i RSTAB są w stanie obsłużyć dużą liczbę oddziałów z branży budowlanej przy użyciu ich ogólnie użytecznych programów do analizy szkieletowej oraz programów MES.

Schemat cięcia powłoki membranowej i elementów kabli Wykrywanie kształtów w programie RFEM Eksport geometrii kształtowej w programie AutoCAD Meshed Membrane

Więcej artykułów z Bazy informacji

Zrzuty z ekranu

Zachowanie się gazu w objętości gazu

Wynikowa długość pręta po znalezieniu kształtu

Znajdowanie kształtu materaca powietrznego

Siatka ES do wykrywania kształtu 0,1 m

Ładowanie materaca powietrznego

Dmuchany zamek

Konstrukcja siatki kablowej zostanie przekształcona w równoważną powierzchnię membranową

Siatka ES do wykrywania kształtów 1 m

Materac powietrzny

Konstrukcja membranowa po znalezieniu kształtu (form-finding) w RFEM i RF-FORM-FINDING

Dach namiotowy

Zdeformowana siatka ES po znalezieniu kształtu

Znajdowanie formy:

Aktywowana opcja wyświetlania: Topologia w formularzu znajdującym

SVT 16 - Membrana dachowa - siły normalne

SVT 18 - Podgląd dachu membrany

Artykuły o Funkcjach produktu

Aktywowana opcja wyświetlania: Topologia w formularzu znajdującym

Wyświetlanie topologii na odkształconej konstrukcji

Po aktywowaniu opcji "Topologia na bazie geometrii form-finding" w Nawigatorze projektu - Wyświetlanie, model jest optymalizowany w oparciu o geometrię form-finding (znajdowanie kształtu). Na przykład obciążenia są wyświetlane w odniesieniu do odkształconego układu.

RF-FORM-FINDING | Wprowadzanie danych Nowy Profil prędkości wiatru i intensywności turbulencji w wyznaczaniu quasi-statycznych obciążeń wiatrem zgodnie z koncepcją podmuchów wiatru Nowy Zwiększona wydajność obliczeń poprzez zmniejszenie stopni swobody w węźle

Więcej artykułów z Funkcji produktu

Najczęściej zadawane pytania (FAQ)