Jednak w analizie modalnej często konieczne jest pominięcie mas. Jest to szczególnie ważne, gdy wyniki analizy modalnej mają być wykorzystane w analizie sejsmicznej, gdzie do obliczeń wymagane jest 90% efektywnej masy modalnej w każdym kierunku.
Typowym przykładem jest uwzględnienie podpartej powierzchni, która w dużym stopniu bierze udział w konstrukcji masy całkowitej, ale nie ma większego wpływu na odpowiedź dynamiczną konstrukcji. Uwzględniając ten rodzaj masy, osiągnięcie efektywnych współczynników masy modalnej na poziomie 90% może być trudne.
Ponieważ problemy te często się pojawiają, w programie RFEM 6 można pominąć masę niektórych części konstrukcji na potrzeby analizy modalnej. Sposób uwzględnienia mas w analizie modalnej można zdefiniować w ustawieniach analizy modalnej, jak pokazano na rysunku 2. W przeciwieństwie do opcji „Bez pominięcia” (tzn. żadne masy nie zostaną pominięte), można wybrać jedną z dwóch opcji pominięcia mas: pominąć masę we wszystkich stałych podporach węzłowych i liniowych lub samodzielnie utworzyć wybór poszczególnych obiektów.
Pierwsza opcja (rys. 2), jak sama nazwa wskazuje, umożliwia ustawienie mas we wszystkich stałych podporach węzłowych i liniowych na zero. Odbywa się to całkowicie przez program; wybór nie jest wymagany, ponieważ program automatycznie dezaktywuje masy skojarzone ze stałymi podporami węzłowymi i liniowymi.
Można jednak zaznaczyć opcję „Zdefiniowane przez użytkownika” i ręcznie wybrać obiekty, których masy powinny zostać pominięte w analizie modalnej. Po wybraniu tej opcji, nowa zakładka („Pomiń masy”) stanie się dostępna, w której można dokonać wyboru obiektów (zdjęcie 3). Najpierw należy określić typ obiektu: węzeł, linia, pręt, powierzchnia i węzeł bez podpory.
Następnie można ręcznie utworzyć listę powiązanych obiektów lub wybrać je graficznie za pomocą przycisku „Wybierz indywidualnie” w polu listy obiektów. Dla wybranych obiektów należy określić kierunek pominięcia mas. Można to zrobić, zaznaczając odpowiednie pola wyboru dla kierunków przemieszczenia uX, uY, uZ oraz obrotów 𝜑X, 𝜑Y i 𝜑Z.
W obu przypadkach (pominięcie masy we wszystkich stałych podporach węzłowych i liniowych lub utworzenie indywidualnej selekcji obiektów) masy obiektów skojarzonych z wybraną opcją zostaną dezaktywowane i nie będą uwzględniane w analizie modalnej. Po ustawieniu mas na zero równoważny współczynnik masy wzrośnie, dzięki czemu 90% całkowitej masy wymaganej do obliczeń w ramach analizy sejsmicznej zostanie osiągnięte z łatwością.
Należy pamiętać, że w przypadku pominięcia mas sztywność obiektów nie zostanie pominięta. Jeśli chcesz pominąć zarówno masę, jak i sztywność, powinieneś popracować nad modyfikacjami konstrukcji, co zostanie wyjaśnione w następnym artykule w bazie wiedzy.
Przykład praktyczny
Znaczenie opcji pominięcia mas w programie RFEM 6 zostanie zademonstrowane na przykładzie na rysunku 4, przedstawiającym konstrukcję żelbetową z przedłużką stalową.
Najpierw zostanie przeprowadzona analiza modalna z ustawieniami pokazanymi na rysunku 5. Należy pamiętać, że ustawienia analizy modalnej określają zasady, według których obliczane są wartości własne. W takim przypadku wybierana jest opcja „Zdefiniowana przez użytkownika”, a liczba postaci do obliczenia jest ustawiona na 30.
Metoda Lanczosa służy do rozwiązywania problemu wartości własnych jako iteracyjna metoda wyznaczania najniższych wartości własnych p i odpowiadających im postaci drgań dla dużych modeli. Macierz mas jest spójna, a masy działają w kierunkach globalnego przemieszczenia X i Y, przy założeniu, że następnie zostanie przeprowadzona analiza spektrum odpowiedzi.
W zakładce „Ustawienia” można zarządzać dalszymi ustawieniami wymaganymi dla analizy modalnej, takimi jak typ konwersji masy, który steruje importem mas do analizy modalnej. W tym przykładzie brane są pod uwagę składowe Z (rys. 6). Jak omówiono na początku artykułu, opcja pominięcia mas jest częścią tych ustawień. Aby zademonstrować znaczenie tej opcji, najpierw zostanie przeprowadzona analiza modalna bez uwzględnienia pominięcia.
Wyniki analizy modalnej z tymi ustawieniami pokazano na rys. 7. Biorąc pod uwagę, że wyniki analizy mają zostać wykorzystane w analizie sejsmicznej, najbardziej interesują nas wyniki dotyczące efektywnych mas modalnych. Na przykład, wyniki sugerują, że pierwszych siedem wartości własnych to tylko lokalne wartości własne związane z konstrukcją stalową, w przeciwieństwie do postaci 8, 9 i 10, które charakteryzują się dużą liczbą mas i mają duży wpływ na odpowiedź dynamiczną konstrukcji stalowej. konstrukcja.
Wyniki dla wszystkich trybów pokazano na rys. 8. Należy zauważyć, że aby osiągnąć wymagane 90% w obu kierunkach x i y, konieczne jest obliczenie trzydziestu postaci (dokładniej, 96,95% jest osiągane w kierunku x, a 95,26% w kierunku y). Dlatego, aby osiągnąć 90%, należy obliczyć więcej wartości własnych; Jednak im więcej wartości własnych należy obliczyć, tym bardziej czasochłonne są obliczenia, szczególnie w przypadku dużych konstrukcji.
W tym momencie można skorzystać z opcji pominięcia mas. Umożliwi to obliczenie mniejszej liczby wartości własnych; na przykład 10 (tzn. należy ustawić liczbę postaci do obliczenia na 10), a mimo to osiągnąć 90% efektywnej masy modalnej w każdym kierunku wymaganej do analizy sejsmicznej. Masy, które należy pominąć, to masy związane z konstrukcją stalową, ponieważ wyniki pokazują, że nie mają one większego wpływu na odpowiedź dynamiczną konstrukcji.
Aby pominąć masy związane z konstrukcją stalową, należy zdefiniować typ obiektu jako „Pręt” i utworzyć listę obiektów ręcznie lub poprzez wybór ich graficznie za pomocą przycisku „Wybierz indywidualnie”, jak pokazano na rys. 9. Dla wybranych obiektów należy zaznaczyć pola wyboru dla wszystkich kierunków przemieszczenia i obrotu (odpowiednio uX, uY, uZ, 𝜑X, 𝜑Y, 𝜑Z ), aby pominąć masy w tych kierunkach.
Na koniec można uruchomić analizę modalną z tymi ustawieniami i uzyskać wyniki, jak pokazano na rys. 10. Tym razem wymagane 90% zostało osiągnięte przy obliczeniu tylko 10 postaci, a czas analizy jest znacznie krótszy.
