Symulacja zawalenia konstrukcji krok po kroku za pomocą programu RFEM i Bullet Constraints Builder (BCB) w Blenderze

Wstęp

Sytuacje awaryjne mogą stworzyć trudne warunki pracy dla pracowników poszukiwania i ratownictwa miejskiego (USaR). Ważnym celem jest osiągnięcie znacznego skrócenia czasu w porównaniu z fazą poszukiwawczo-ratunkową w miastach (USaR) poprzez dostarczanie rozwiązań zwiększających świadomość sytuacyjną na dużym obszarze w celu lepszego wykrywania i lokalizacji uwięzionych ofiar, z pomocą narzędzi symulacyjnych do przewidywania uszkodzeń konstrukcji, takich jak: a także całościowy mechanizm wspomagania decyzji, który obejmuje procedury operacyjne i zasoby odpowiednich podmiotów.

Dzięki zastosowaniu podejścia Ekstremalne obciążenie dla konstrukcji (ELS) inżynierowie konstrukcyjni umożliwiają poprawną symulację, analizę i wizualizację postępującego zawalenia spowodowanego ekstremalnymi obciążeniami, takimi jak trzęsienia ziemi, silne wiatry, wybuchy, obciążenia dynamiczne i obciążenia udarowe. Inżynierowie mogą również oszacować podatność konstrukcji na zawalenie postępujące, przeprowadzając symulację zniszczenia różnych komponentów i określając, czy powstałe zawalenie będzie częściowe czy całkowite. Zbrojenie modelu, przekroje stalowe i szczegóły sprężania, które są zwykle przyjmowane lub ignorowane, można łatwo dodać do modelu ELS, znacznie poprawiając model i jego wyniki. Skutki korozji w czasie można uwzględnić przy użyciu mechanizmu pękania automatycznego, przegubów plastycznych i mechanizmu niszczenia.

Obciążenia, które można zastosować, są zasadniczo nieograniczone i można je sekwencjonować zgodnie z podejściem wielu zagrożeń z obciążeniem etapowym w celu symulacji powtarzających się lub ciągów zdarzeń, takich jak trzęsienie ziemi, pożar, wybuch, uderzenie, tsunami, silny wiatr i stopniowe zawalenie. ELS może zapewnić dokładną symulację i analizę proponowanych planów rozbiórki przy użyciu materiałów wybuchowych, kuli burzącej, siły pchania lub ciągnięcia lub rozbiórki ręcznej.

Nowa metoda analizy o nazwie Applied Element Method (AEM) łączy elementy metody elementów dyskretnych z metodą elementów skończonych (DEM). Mówiąc najprościej, AEM jest w stanie automatycznie modelować od separacji elementów do zawalenia i przewidywania szczątków. W przeciwieństwie do tego, MES może być dokładny do momentu rozdzielenia pierwiastków, a DEM może być stosowany podczas separacji pierwiastków. Przez ponad dwie dekady ciągłych badań i rozwoju wykazano, że AEM jest jedyną metodologią, która umożliwia śledzenie zachowania konstrukcji w stanie zawalenia się we wszystkich stadiach obciążenia, w tym sprężystym, inicjacji i propagacji pęknięć w materiałach słabych na rozciąganie, uplastycznianiu zbrojenia, separacji elementów , kolizja elementu (kontakt) oraz kolizja z gruntem i pobliskimi konstrukcjami [1].

Celem zastosowania programów RFEM 6 i Blender z rozszerzeniem Bullet Constraints Builder jest uzyskanie graficznej reprezentacji zawalenia się modelu na podstawie rzeczywistych danych dotyczących właściwości fizycznych. Program RFEM 6 służy jako źródło geometrii i danych do symulacji. Jest to kolejny przykład, dlaczego ważne jest, aby nasze programy utrzymywać jako tak zwane BIM Open, aby umożliwić współpracę między różnymi dziedzinami oprogramowania.

Wdrożenie

Krok 1: Modelowanie w RFEM

Tutaj dostępny model w RFEM 6 (a Stalowa konstrukcja silosu 3D) jest traktowany jako studium przypadku dla symulacji zawalenia. W bieżącym rozdziale należy zdefiniować geometrię konstrukcji, właściwości materiału i warunki brzegowe (podpory konstrukcyjne), które pokazano na rysunku 1.

W kolejnym etapie należy wyeksportować format IFC z programu RFEM i zaimportować do Blendera (rys. 2).

Krok 2: Modelowanie blendera BCB

1) Pobierz i zainstaluj Blender Software w wersji 3.5 iWersja oprogramowania Blendera 2.79.

2) Pobierz i zainstaluj Bullet Constraints Builder dla Blendera w wersji 2.79 (Rysunek 3).

3) Pobierz i zainstaluj Rozszerzenie BlenderBIM aby aktywować import formatu .IFC do Blendera v. 3.5 (rys. 3). Możliwość importowania formatu modelu IFC jest dostępna dopiero po aktywowaniu rozszerzenia BIM w ustawieniach Blendera's (Rysunek 4).

4) Eksportuj model w formacie .OBJ z Blender v. 3.5 i import do Blendera v. 2,79 (rys. 6).

5) Podział elementów modeli na "grupy" i podzielenie ich według typu - belki, płyty, fundamenty itp. Dla tych grup można dodać właściwości na liście tabeli i grupy elementów (rys. 7). W celu ustawienia parametrów dla poszczególnych grup można również użyć wstępnie ustawionych wartości dla podstawowych typów materiałów w tabeli, np. dla konstrukcji żelbetowych i stalowych (rys. 8).

6) Aby skonfigurować grupy, ważne jest, aby grupy w tabeli miały takie same nazwy, jak grupy utworzone w modelu Blender (Rysunek 9).

7) Oto informacje dla belek ustawionych na rysunku 10.

8) Informacje o powierzchniach pokazano na rysunku 11.

9) Przyjęty warunek brzegowy (podpora) i informacje o fundamentach pokazano na rysunku 12.

10) Tutaj informacje o części kołowej pokazano na rysunku 13.

11) Na rysunku 14 przedstawiono również ogólne informacje dotyczące ustawień.

12) Pobierz Schemat historii trzęsień ziemi i wprowadzić do BCB Blender 2.79, jak pokazano na Rysunku 15.

13) Wartość minimalnego limitu rozmiaru jest zdefiniowana jako 1,50 w dyskretnym przekroju (Rysunek 16).

14) Aby upewnić się, że narzędzia do przetwarzania wstępnego są włączone do trybu automatycznego, należy upewnić się, że pole wyboru "Uruchom w trybie automatycznym" w nagłówku narzędzi do przetwarzania wstępnego jest zaznaczone. Dzięki temu Narzędzia przetwarzania wstępnego staną się częścią trybu automatycznego (Rysunek 17).

15) Zaleca się zapisanie konfiguracji elementów przed przejściem z tego etapu, jak pokazano na rysunku 8. Za każdym razem, gdy plik Blend zostanie otwarty, będzie można ponownie wczytać ustawienia (Rysunek 18).

16) Postęp symulacji można monitorować w oknie konsoli (Rysunek 19), które powinno być zawsze otwarte. Monitora systemu można również użyć do zebrania danych przydatnych podczas rozwiązywania problemów, a następnie nacisnąć klawisz „A” na klawiaturze, aby wybrać kompletny model .

17) Następnie należy nacisnąć przycisk Konstruuj (Rysunek 20), co spowoduje automatyczne uruchomienie narzędzi przetwarzania wstępnego przed uruchomieniem symulacji.

18) Model zwinięty pokazano na rysunku 21. Do ostatecznego renderowania można ponownie użyć najnowszej wersji Blendera. Poniżej tego artykułu znajduje się demonstracja zarówno naszego końcowego pliku ze zwinięciem w Blenderze 2.79, jak i pliku z ustawieniami końcowego renderowania animacji w Blenderze 3.5.

Wniosek

W aktualnym artykule w bazie wiedzy opisaliśmy cel wykorzystania programu RFEM 6 i Blendera z rozszerzeniem Bullet Constraints Builder do uzyskania graficznej reprezentacji zawalenia się modelu na podstawie rzeczywistych danych dotyczących właściwości fizycznych. Program RFEM 6 służy jako źródło geometrii i danych do symulacji. Jest to kolejny przykład, dlaczego ważne jest, aby nasze programy utrzymywać jako tak zwane BIM Open, aby umożliwić współpracę między różnymi dziedzinami oprogramowania.