Gaz idealny w analizie statyczno-wytrzymałościowej

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

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

p  1Vp · V = constp1p2 = V2V1

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

V  TVT = constV1V2 = T1T2

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

p  TpT = constp1p2 = T1T2

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.

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

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

Objętość gazu PV Odległość między taflami Klimat Poduszka Izoterma Odległość między taflami szkła

Do pobrania

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 1485x
  • Zaktualizowane 4. listopada 2021

Kontakt

Skontaktuj się z firmą Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady? Skontaktuj się z nami telefonicznie, mailowo, na czacie lub na forum lub znajdź sugerowane rozwiązania i przydatne wskazówki na stronie FAQ, dostępnej przez całą dobę.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

[email protected]

Event Invitation

XXX Konferencja Naukowo-Techniczna - Awarie Budowlane

Konferencje 23. maja 2022 - 27. maja 2022

Form-Finding i wymiarowanie membran w RFEM 6

Form-Finding i wymiarowanie membran w RFEM 6

Webinar 2. czerwca 2022 12:00 - 13:30 CEST

Event Invitation

XXXVI Ogólnopolskie Warsztaty Pracy Projektanta Konstrukcji

Konferencje 28. czerwca 2022 - 1. lipca 2022

Obliczanie konstrukcji membranowej w RFEM 6

Obliczanie konstrukcji membranowej w RFEM 6

Webinar 17. marca 2022 14:00 - 15:00 EST

Projektowanie szkła za pomocą oprogramowania Dlubal

Projektowanie szkła za pomocą oprogramowania Dlubal

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

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

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

Dokumentowanie wyników w protokole wydruku programu RFEM

Webinar 25. sierpnia 2020 14:00 - 14:45 CEST

RFEM 5
RFEM

Program główny

Program główny RFEM 6 służy do definiowania konstrukcji, materiałów i obciążeń. Może być wykorzystywany do analizy zarówno konstrukcji płaskich jak i przestrzennych składających się z prętów, płyt, ścian i powłok. Program umożliwia również tworzenie konstrukcji mieszanych oraz modelowanie elementów bryłowych i kontaktowych.

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD