Analiza modalna w RFEM 6 na przykładzie praktycznym

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

Analiza modalna jest punktem wyjścia do analizy dynamicznej układów konstrukcyjnych. Można go użyć do określenia wartości drgań własnych, takich jak częstotliwości drgań własnych, kształty drgań własnych, masy modalne i efektywne współczynniki masy modalnej. Ten wynik można już wykorzystać do projektowania drgań i można go wykorzystać do dalszych analiz dynamicznych (na przykład obciążenia przez spektrum odpowiedzi).

W programach RFEM 6 i RSTAB 9 można przeprowadzić analizę modalną za pomocą modułu dodatkowego Analiza modalna jako jednego z rozszerzeń dostępnych do analizy dynamicznej. Funkcje tego rozszerzenia zostały omówione w poprzednim artykule z bazy wiedzy zatytułowanym "Funkcje rozszerzenia do analizy modalnej dla programu RFEM 6" . W tym artykule przedstawiono praktyczny przykład wykorzystania tego rozszerzenia do określania wartości drgań własnych żelbetowej konstrukcji wielokondygnacyjnej.

Przykład

Rozszerzenie Analiza modalna można aktywować w 's Base Data modelu . W zakładce Normy II okna Dane podstawowe można wybrać normę użytą do analizy dynamicznej, dzięki czemu okna dialogowe analizy dynamicznej zostaną automatycznie dopasowane do wybranej normy (rys. 1).

W przeciwieństwie do programu RFEM 5, w którym należy wprowadzić dane wejściowe do analizy modalnej w powiązanym module, moduł dodatkowy Analiza modalna w RFEM 6 jest w pełni zintegrowany z samym programem. W ten sposób interfejs użytkownika zostaje rozszerzony o nowe wpisy w nawigatorze, tabelach i oknach dialogowych po uruchomieniu rozszerzenia i wybraniu normy obliczeniowej.

W ten sposób można zainicjować wprowadzanie danych do analizy modalnej bezpośrednio w oknie Przypadki obciążeń i kombinacje . Pierwszym krokiem jest utworzenie przypadku obciążenia z analizą modalną jako typu analizy (Rysunek 2) i importowanie mas bezpośrednio z przypadków obciążeń lub kombinacji obciążeń, które są przedmiotem zainteresowania.

Jak omówiono w poprzednim artykule z Bazy wiedzy, zatytułowanym "Funkcje modułu dodatkowego Analiza modalna dla programu RFEM 6" , można utworzyć sytuację obliczeniową na podstawie wybranej normy i użyć jej do analizy modalnej, tak jak w przypadku kombinacji obciążeń wybranej w Rysunek 2. W tym przykładzie kombinacje są tworzone zgodnie z normą EN 1990 i niemieckim załącznikiem krajowym (DIN | 2012-08) pokazano na rys. 3. W ten sposób można utworzyć sytuację obliczeniową z typem kombinacji mas sejsmicznych, na podstawie której program automatycznie wygeneruje kombinację obciążeń o współczynnikach kombinacji ustawionych wstępnie dla wybranej normy. W rzeczywistości ta kombinacja obciążeń zawiera masy, które zostaną użyte do analizy modalnej (rys. 4). Podczas importu mas domyślnie uwzględniane są składowe obciążenia w globalnym kierunku Z (rys. 5).

Ustawienia analizy modalnej można dodatkowo zdefiniować w oknie Ustawienia analizy modalnej , w którym można wybrać metodę określania liczby kształtów postaci (rys. 6). W tym przykładzie liczba najmniejszych postaci drgań do obliczenia została ustawiona ręcznie na 12. Inną opcją jest ustawienie maksymalnej częstotliwości drgań własnych, tak aby kształty drgań były określane automatycznie, aż do osiągnięcia zadanej częstotliwości drgań własnych.

Metodę rozwiązania problemu wartości własnych należy również wybrać spośród trzech dostępnych w programie RFEM 6: Lanczosa, pierwiastki wielomianu charakterystycznego i iteracja podprzestrzenna. Z drugiej strony w programie RSTAB 9 dostępne są dwie metody: iteracja podprzestrzenna i przesunięta iteracja odwrotna. Chociaż wszystkie z nich są odpowiednie do określenia dokładnych wartości własnych, wybór jest uwarunkowany rozmiarem rozpatrywanego układu wsporczego. W tym przykładzie metoda Lanczosa została wykorzystana do określenia n-najniższych postaci własnych konstrukcji i odpowiadających im wartości własnych. Następnie masy definiowane są jako działające w globalnych kierunkach X i Y. Można również uwzględnić masy obracające się wokół globalnych osi X, Y i Z, ale biorąc pod uwagę konstrukcję w tym przykładzie, nie jest to konieczne.

Po zdefiniowaniu ustawień analizy modalnej można rozpocząć obliczenia i uzyskać wyniki w formie graficznej i tabelarycznej. Dlatego oprócz wyświetlania mas (szerzej omówionych w artykule Bazy wiedzy zatytułowanym „Funkcje rozszerzenia do analizy modalnej dla programu RFEM 6” ), Nawigator wyników umożliwia wyświetlenie wszystkich kształtów trybów konstrukcji, jak pokazano na rys. 7.

Częstotliwości własne odpowiednich postaci własnych można znaleźć w Nawigatorze, ale także w tabeli Wyniki , jak pokazano na rysunku 7. W rzeczywistości, zakładka Częstotliwość drgań własnych w tabeli wyników Analiza modalna zapewnia przegląd wartości własnych, częstotliwości kątowych, częstotliwości drgań własnych i okresów drgań własnych układu niezrównoważonego. Wartości te uzyskuje się poprzez obliczenie równania ruchu układu o wielu stopniach swobody bez tłumienia za pomocą solwera obliczonych wartości własnych. Na podstawie wartości własnych λ [1/s 2 ] wyprowadza się częstości kątowe ω [rad/s], ponieważ są one powiązane zależnością λi = ωi 2 . Następnie, przy założeniu, że f = ω/2π, obliczana jest częstotliwość drgań własnych f [Hz]. Na koniec, okres naturalny T [s] można obliczyć jako odwrotność częstotliwości (tj. T = 1/f).

W tabelach wyników dla analizy modalnej można również wyświetlić efektywne masy modalne (które opisują, ile masy jest aktywowane w każdym kierunku przez każdą postać własną układu), odpowiednie współczynniki masy modalnej i współczynniki udziału. Na przykład, jeśli użytkownik chce później przeprowadzić analizę widm odpowiedzi, może sprawdzić, czy zgodnie z wymaganiami określonej normy przy obliczaniu widma odpowiedzi należy uwzględnić modalne współczynniki masy efektywnej określonego kształtu. Pokazuje to rysunek 8.

Uwagi końcowe

W programie RFEM 6 można użyć rozszerzenia Analiza modalna, aby określić wartości drgań własnych konstrukcji, takie jak częstotliwości drgań własnych, kształty drgań własnych, masy modalne i efektywne modalne współczynniki masy. Funkcje tego rozszerzenia zostały szczegółowo omówione w poprzednim artykule z Bazy wiedzy zatytułowanym "Funkcje rozszerzenia do analizy modalnej dla programu RFEM 6" .

Z drugiej strony w tym artykule przedstawiono podsumowanie sposobu przeprowadzania analizy modalnej w programie RFEM 6. W tym celu wystarczy utworzyć przypadek obciążenia typu analizy modalnej, zaimportować masy bezpośrednio z przypadków obciążeń lub/i kombinacji obciążeń będących przedmiotem zainteresowania i zdefiniować ustawienia analizy. Po wykonaniu obliczeń dostępne są wyniki w postaci wartości częstotliwości drgań własnych, efektywnych mas modalnych, współczynników udziału i mas w punktach siatki. Wynik ten może zostać wykorzystany do celów obliczeniowych oraz do dalszej analizy dynamicznej w programie (np. obciążenie spektrum odpowiedzi).

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

Marketing i obsługa klienta

Pani Kirova jest odpowiedzialna za tworzenie artykułów technicznych i zapewnia wsparcie techniczne klientom firmy Dlubal.

Słowa kluczowe

Analiza modalna Wartości drgań własnych

Linki

Skomentuj...

Skomentuj...

  • Odwiedziny 277x
  • Zaktualizowane 6. maja 2022

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]

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne

Szkolenie online 29. lipca 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne | USA

Szkolenie online 11. sierpnia 2022 12:00 - 16:00 EDT

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 12. sierpnia 2022 8:30 - 12:30 CEST

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 8. września 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 15. września 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 21. września 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Informacje ogólne

Szkolenie online 7. października 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 14. października 2022 9:00 - 13:00 CEST

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 17. listopada 2022 9:00 - 13:00 CET

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 | Analiza dynamiczna i obliczenia sejsmiczne zgodnie z EC 8

Szkolenie online 23. listopada 2022 9:00 - 13:00 CET

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 8. grudnia 2022 9:00 - 13:00 CET

Symulacja wiatru CFD z RWIND 2

Symulacja wiatru CFD z RWIND 2

Webinar 29. czerwca 2022 14:00 - 15:00 EDT

Szkolenia online | Angielski

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

Szkolenie online 15. czerwca 2022 8:30 - 12:30 CEST

Szkolenia online | Angielski

RFEM 6 dla studentów | USA

Szkolenie online 8. czerwca 2022 13:00 - 16:00 EDT

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

RFEM 6
Hala z dachem łukowym

Program główny

Program do analizy statyczno-wytrzymałościowej RFEM 6 jest podstawą systemu modułowego oprogramowania.
Program główny RFEM 6 służy do definiowania konstrukcji, materiałów i obciążeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych składających się z płyt, ścian, powłok i prętów.
Program umożliwia wymiarowanie konstrukcji złożonych oraz elementów bryłowych i kontaktowych.

Cena pierwszej licencji
3 990,00 USD
RSTAB 9
Oprogramowanie do obliczeń konstrukcji szkieletowych

Program główny

Program RSTAB 9 do analizy statyczno-wytrzymałościowej konstrukcji szkieletowych i kratownic zawiera podobny zakres funkcji jak program RFEM (MES), zwracając szczególną uwagę na ramy i kratownice.
Dlatego jest bardzo łatwy w użyciu i przez wiele lat był najlepszym wyborem do analizy statyczno-wytrzymałościowej konstrukcji belkowych składających się ze stali, betonu, drewna, aluminium i innych materiałów.

Cena pierwszej licencji
2 550,00 USD
RFEM 6
Analiza modalna

Analiza sejsmiczna i dynamiczna

Analiza drgań własnych

Cena pierwszej licencji
1 030,00 USD
RSTAB 9
Analiza modalna

Analiza sejsmiczna i dynamiczna

Analiza drgań własnych

Cena pierwszej licencji
1 030,00 USD