Gaz idealny w analizie statyczno-wytrzymałościowej
Artykuł o tematyce technicznej
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
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
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
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
Autor

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
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.


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.
- Chociaż zamodelowałem dwa identyczne układy konstrukcyjne, otrzymałem inny kształt. Dlaczego?
- Moim celem jest utworzenie siatki z okrągłej płytki z otworami w sposób odwzorowany na mapie. Czy w programie RFEM można wygenerować taką siatkę?
- W jaki sposób można tworzyć rozkładowe kombinacje obciążenia stałego w kontekście znajdowania kształtu?
- Wydaje się, że po moich obliczeniach w RF-FORM-FINDING pręty nie pozostają odkształcone. Co zrobiłem źle?
- Jak wymodelować dach namiotu z dwoma stożkami?
- Jak zamodelować podwieszoną konstrukcję membranową za pomocą podpór liniowych?
- Chciałbym policzyć i zaprojektować "latające konstrukcje". Czego potrzebuję do tego?
- Podzieliłem już swój dach membranowy na poszczególne płaszczyzny. Czy mogę szybko utworzyć wzór cięcia z tych powierzchni?
- W jaki sposób symulowany jest nadmuchiwany obiekt w programie RFEM?
- Dlaczego po form-findingu siatka ES mojej membrany w kształcie stożka wygląda jak kanciasta?
Powiązane produkty