Stworzenie przykładu walidacyjnego dla obliczeniowej mechaniki płynów (CFD) jest kluczowym krokiem w zapewnieniu dokładności i wiarygodności wyników symulacji. Proces ten polega na porównywaniu wyników symulacji CFD z danymi eksperymentalnymi lub analitycznymi uzyskanymi w rzeczywistych sytuacjach. Celem jest ustalenie, czy model CFD może wiernie odwzorować zjawiska fizyczne, które ma symulować. W tym przewodniku opisano kroki niezbędne do opracowania przykładu walidacyjnego dla symulacji CFD, od wyboru odpowiedniego scenariusza po analizę i porównanie wyników. Skrupulatnie wykonując te kroki, inżynierowie i badacze mogą zwiększyć wiarygodność swoich modeli CFD, torując drogę do ich efektywnego zastosowania w różnych dziedzinach, takich jak aerodynamika, lotnictwo i badania nad środowiskiem.
Zgodność z przepisami budowlanymi, takimi jak Eurokod, jest niezbędna dla zapewnienia bezpieczeństwa, integralności konstrukcji i trwałości budynków i konstrukcji. Obliczeniowa mechanika płynów (CFD) odgrywa istotną rolę w tym procesie, symulując zachowanie płynów, optymalizując projekty i pomagając architektom i inżynierom w spełnieniu wymagań Eurokodu związanych z analizą obciążenia wiatrem, wentylacją naturalną, bezpieczeństwem pożarowym i efektywnością energetyczną. Integrując CFD z procesem projektowania, profesjonaliści mogą tworzyć bezpieczniejsze, wydajniejsze i zgodne z przepisami budynki, które spełniają najwyższe standardy konstrukcyjne i projektowe w Europie.
W programie RFEM 6 wyniki dla węzłów siatki ES są określane przy użyciu metody elementów skończonych. Aby rozkład sił wewnętrznych, odkształceń i naprężeń był ciągły, wartości węzłowe są uśredniane w procesie interpolacji. W tym artykule przedstawimy i porównamy różne typy uśredniania, które w tym celu można zastosować.
Rozszerzenie Analiza etapów budowy (CSA) umożliwia wymiarowanie konstrukcji prętowych, powierzchniowych i bryłowych w programie RFEM 6 z uwzględnieniem określonych etapów budowy związanych z procesem konstrukcyjnym. Jest to o tyle istotne, że budynki nie powstają w całości od razu, lecz poprzez stopniowe łączenie poszczególnych części konstrukcyjnych. Poszczególne kroki, w których elementy konstrukcyjne oraz obciążenia są dodawane do budynku, nazywane są etapami budowy, podczas gdy sam proces budowy nazywa się procesem konstrukcyjnym.
Dzięki temu końcowy stan konstrukcji jest dostępny po zakończeniu procesu konstrukcyjnego, czyli wszystkich etapów budowy. W przypadku niektórych konstrukcji wpływ procesu konstrukcyjnego (tzn. wszystkich poszczególnych etapów budowy) może być znaczny i należy to uwzględnić, aby uniknąć błędów w obliczeniach. Ogólne omówienie rozszerzenia CSA znajduje się w artykule z Bazy informacji zatytułowanym „Uwzględnienie etapów budowy w programie RFEM 6” .
Obliczenia konstrukcji złożonych za pomocą oprogramowania do analizy elementów skończonych są zazwyczaj przeprowadzane na całym modelu. Jednak wznoszenie tego typu konstrukcji jest procesem wieloetapowym, w którym ostateczny stan konstrukcji uzyskuje się poprzez połączenie poszczególnych elementów konstrukcyjnych. Aby uniknąć błędów w obliczeniach ogólnych modeli, należy wziąć pod uwagę wpływ procesu konstrukcyjnego. W programie RFEM 6 jest to możliwe za pomocą rozszerzenia Analiza etapów budowy (CSA).
Model budynku jest jednym ze specjalnych rozszerzeń w programie RFEM 6. Jest to przydatne narzędzie do modelowania, za pomocą którego można łatwo tworzyć kondygnacje budynków i nimi manipulować. Model budynku można aktywować na początku procesu modelowania lub po jego zakończeniu.
Przemysł budowlany podlega coraz dalej idącej digitalizacji. Konstruktorzy, jedna z mniej licznych grup w branży budowlanej, z reguły nie od razu dołączają do najnowszych trendów. Często nie bez przyczyny. Wiele osób uważa to za powód, dla którego zastosowanie metod BIM nie jest jeszcze standardem w projektowaniu konstrukcji. Jednakże ostatnie kilka lat pokazało, że rozpoczął się proces zmiany w mentalności a konstruktorzy coraz częściej sięgają do nowych trendów w technologii cyfrowej i wykorzystują je w swoich projektach.
Zasady obliczania stalowych elementów walcowanych na zimno są zdefiniowane w EN 1993-1-3. Typowe kształty przekrojów formowanych na zimno to: ceowniki, zetowniki, kształtowniki kapeluszowe lub sigma. Są to wyroby stalowe wykonywane z cienkich blach w procesie walcowania na zimno lub gięcia. Podczas obliczania stanów granicznych nośności należy dopilnować, aby lokalne siły poprzeczne nie prowadziły w środniku do ściskania, wybrzuszenia, wyboczenia lub innej lokalnej formy utraty stateczności. Efekty te mogą być spowodowane działaniem lokalnych sił poprzecznych na półkę profilu oraz sił reakcji w punktach podparcia. W sekcji 6.1.7 normy EN 1993-1-3 szczegółowo opisano, jak określić nośność środnika Rw, Rd na wpływ działania lokalnych sił poprzecznych.
Zur Nachweisführung einer gelenkigen Stirnplattenverbindung bietet RFEM folgende Möglichkeiten. Zunächst besteht in RF-JOINTS Stahl - Gelenkig die Möglichkeit einer schnellen und simplen Eingabe der entsprechenden Parameter, um anschließend einen dokumentierten Nachweis inklusive Grafik zu erhalten. Możliwe jest także zamodelowanie takiego połączenia indywidualnie w programie RFEM, a następnie ręczne uzyskanie wyników. W poniższym przykładzie, wyjaśnione zostaną cechy szczególne procesu ręcznego modelowania połączenia, a siły tnące śrub zostaną porównane z odpowiednimi wynikami z RF-JOINTS Steel - Pinned.
W procesie budowlanym często konieczne jest tworzenie elementów betonowych w przekrojach. Ein klassisches Beispiel für diese abschnittsweise Herstellung ist die Verwendung von Fertigteilunterzügen, bei denen die Platte in Ortbetonbauweise ergänzt wird. Die Ergänzung eines Querschnittsteils führt zu einer Entstehung von Fugen zwischen bereits erhärtetem Beton und Frischbeton. Die Übertragung der zwischen den Teilquerschnitten entstehenden Längsschubkräfte muss bei der Bemessung berücksichtigt werden.
Na podstawie artykułu technicznego dotyczącego stanu granicznego nośności spoin szyny, poniższe wyjaśnienie odnosi się do procesu projektowania spoin szyny ze względu na zmęczenie. W artykule tym szczegółowo wyjaśniono skutki zastosowania mimośrodowego obciążenia kołem równego 1/4 szerokości główki szyny.
Obecny stan rozwoju oprogramowania do analizy elementów skończonych i technologii komputerowych umożliwia obliczanie bardziej złożonych konstrukcji. Coraz częściej obliczenia MES przeprowadzane są na całym modelu. W tym kontekście mogą pojawić się pewne praktyczne problemy konstrukcyjne. Jednym z takich problemów jest uwzględnienie procesu konstrukcyjnego w modelu.
W pomyślny proces projektowy zaangażowany jest nie tylko właściciel budynku i inżynier, ale także projektanci. Diese müssen in der heutigen Zeit auch Standardanschlüsse im Stahlbau selbst auslegen. Hierzu sind die entsprechenden Anschlußschnittgrößen notwendig.
Podczas procesu znajdowania kształtu moduł poślizgu podkonstrukcji jest również uwzględniany przy wyszukiwaniu stanu równowagi. Große Durchbiegungen von stützenden Fachwerkträgern oder die reine Biegeverformung von Randträgern können bei der Ermittlung der Membranform berücksichtig werden.
Proces znajdowania kształtu w programie RFEM ma na celu znalezienie stanu równowagi, w którym zdefiniowane wstępne naprężenie membran oraz zmiany naprężenia lub długości elementów kabla z reakcjami granicznymi są w równowadze. Hierbei gibt das Programm die Möglichkeit, einen isotropen oder einen orthotropen Vorspannungszustand für die Membranen zu definieren.
Coraz szersze zastosowanie metody BIM w planowaniu budynków otwiera nowe możliwości przed inżynierami budownictwa. Po utworzeniu obszernego modelu 3D budynku można nadal wykorzystywać go do analizy statyczno-wytrzymałościowej i uzyskać maksymalne korzyści. Jednak w tym artykule opisano również nowe wyzwania dla inżynierów konstrukcyjnych i wykorzystywanego oprogramowania.