Wprowadzenie typu obciążenia Woda stojąca umożliwia symulację oddziaływań deszczu na powierzchnie wielokrotnie zakrzywione, z uwzględnieniem przemieszczeń według analizy dużych odkształceń.
Ten numeryczny proces analizy deszczowej analizuje przypisaną geometrię powierzchni i określa, które składowe wody deszczowej spływają, a które gromadzą się w postaci kałuży (kieszeni wodnych) na powierzchni. Rozmiar kałuży powoduje wówczas odpowiednie obciążenie pionowe do analizy statyczno-wytrzymałościowej.
Funkcja ta jest przeznaczona do analizy w przybliżeniu poziomych geometrii dachów membranowych pod obciążeniem deszczem.
W porównaniu z modułem dodatkowym RF-FORM-FINDING (RFEM 5), program zawiera:\} do programu RFEM 6 dodano następujące nowe funkcje:
Określenie wszystkich warunków brzegowych dotyczących obciążenia dla analizy znajdowania kształtu (form-finding) w pojedynczym przypadku obciążenia
Przechowywanie wyników analizy znajdowania kształtu jako stanu początkowego z możliwością późniejszego wykorzystania przy dalszej analizie modelu
Automatyczne przypisywanie stanu początkowego z analizy znajdowania kształtu do wszystkich sytuacji obciążeniowych w sytuacji obliczeniowej za pomocą kreatorów kombinacji
Dodatkowe geometryczne warunki brzegowe dla prętów (długość elementu nieobciążonego, maksymalny zwis w pionie, zwis w pionie w najniższym punkcie punkcie)
Dodatkowe warunki brzegowe z uwagi na obciążenie w analizie znajdowania kształtu dla prętów (maksymalna siła w pręcie, minimalna siła w pręcie, rozciągająca składowa pozioma, rozciąganie na i-końcu, rozciąganie na końcu j, minimalne rozciąganie na końcu i, minimalne rozciąganie na końcu j)
Typ materiału „Tkanina” i „Folia” w bibliotece materiałów
Równoległe analizy znajdowania kształtu w jednym modelu
Symulacja kolejnych etapów znajdowania kształtów w połączeniu z rozszerzeniem Analiza etapów konstrukcji (CSA)
Po aktywowaniu rozszerzenia Form-Finding w Danych ogólnych, efekt znajdowania kształtu jest przypisywany do przypadków obciążeń z kategorią przypadków obciążenia "Sprężenie" w połączeniu z obciążeniami od znajdowania kształtu od pręta, powierzchni i bryły wczytaj katalog. Jest to przypadek obciążenia wstępnego naprężenia. Przekształca się on zatem w analizę znajdowania kształtu dla całego modelu ze zdefiniowanymi w nim wszystkimi elementami prętowymi, powierzchniowymi i bryłowymi. Do znajdowania kształtu odpowiednich elementów prętowych i membranowych dochodzi się w całym modelu za pomocą specjalnych obciążeń w zakresie znajdowania kształtu i regularnych definicji obciążeń. Te obciążenia znajdowania kształtu opisują oczekiwany stan odkształcenia lub siły po wyszukaniu kształtu w elementach. Obciążenia regularne opisują zewnętrzne obciążenie całego układu.
Czy wiesz dokładnie, w jaki sposób przebiega wyszukiwanie kształtu? Po pierwsze, proces znajdowania kształtu przypadków obciążeń z kategorią przypadku obciążenia "Wstępne naprężenie" przesuwa początkową geometrię siatki do optymalnie zrównoważonej pozycji za pomocą iteracyjnych pętli obliczeniowych. W tym celu program wykorzystuje metodę Zaktualizowanej Strategii Odniesienia (URS) opracowaną przez prof. Bletzingera i prof. Ramma. Technologię tę charakteryzują kształty równowagi, które po obliczeniach prawie dokładnie odpowiadają początkowo zadanym warunkom brzegowym (ugięcie, siła i naprężenie wstępne).
Oprócz opisu oczekiwanych sił lub zwisów na elementach, zintegrowane podejście URS umożliwia również uwzględnienie sił regularnych. W całym procesie pozwala to na przykład na opisanie ciężaru własnego lub ciśnienia pneumatycznego za pomocą odpowiednich obciążeń elementów.
Wszystkie te opcje dają rdzeniu obliczeniowemu możliwość obliczania postaci antyklastycznych i synklastycznych, które są w równowadze sił, dla geometrii płaskich lub obrotowo-symetrycznych. Aby możliwe było realistyczne zaimplementowanie obu typów, pojedynczo lub razem w jednym środowisku, w obliczeniach dostępne są dwa sposoby opisania wektorów sił do analizy form-finding:
Metoda rozciągania - opis znajdowania kształtu wektorów sił w przestrzeni dla geometrii płaskich
Metoda rzutowania - opis znajdowania kształtu wektorów sił na płaszczyznę rzutowania z ustaleniem położenia poziomego dla geometrii stożkowych
Proces znajdowania kształtu tworzy model konstrukcyjny z aktywnymi siłami w "przypadku obciążenia sprężonego" Ten przypadek obciążenia pokazuje przemieszczenie od początkowego położenia wejściowego do ustalonej geometrii w wynikach deformacji. W wynikach opartych na sile lub naprężeniach (siły wewnętrzne prętów i powierzchni, naprężenia w bryłach, ciśnienia gazu itp.) określany jest stan w celu zachowania znalezionej formy. Do analizy kształtu geometrycznego program oferuje dwuwymiarowy wykres konturowy z przedstawieniem wysokości bezwzględnej i wykresem nachylenia do wizualizacji sytuacji na zboczu.
Teraz przeprowadzane są dalsze obliczenia i analiza statyczno-wytrzymałościowa całego modelu. W tym celu program przenosi geometrię zorientowaną na kształt wraz z odkształceniami zależnymi od elementów do uniwersalnego stanu początkowego. Można go teraz używać w przypadkach obciążeń i kombinacjach obciążeń.
Po aktywowaniu opcji 'Topologia na formie form-finding' w Nawigatorze projektu - Wyświetlanie, model jest optymalizowany w oparciu o geometrię form-finding. Na przykład obciążenia są wyświetlane w odniesieniu do odkształconego układu.
W programie RFEM istnieje możliwość łączenia powierzchni o typach sztywności "Membrana" i "Membrana ortotropowa" z modelami materiałowymi "Izotropowy nieliniowy sprężysty 2D/3D" i "Izotropowy plastyczny 2D/3D" (moduł dodatkowy (RF-MAT NL ).
Ta funkcja umożliwia symulację nieliniowych odkształceń np. folii ETFE.
Obliczenia nieliniowe przyjmują rzeczywistą geometrię siatki płaskiej, wyboczonej, prostej lub podwójnie zakrzywionej części powierzchni z wybranego szablonu cięcia i spłaszczają tę część powierzchni z uwzględnieniem minimalizacji energii odkształcenia, przy założeniu zdefiniowanego zachowania materiału.
W uproszczeniu, metoda ta ma na celu skompresowanie geometrii siatki w prasie, przy założeniu kontaktu bez tarcia, oraz znalezienie stanu równowagi naprężeń od spłaszczenia w elemencie w płaszczyźnie. W ten sposób uzyskuje się minimalną energię i optymalną dokładność szablonu cięcia. Brane pod uwagę są kompensacje dla osnowy i wątku podobnie jak kompensacje dla linii granicznych. Następnie, zdefiniowane tolerancje na liniach granicznych stosowane są w stosunku do geometrii płaskiej powierzchni.
Funkcje:
Metoda minimalnej energii odkształcenia w procesie spłaszczania, dla bardzo dokładnych szablonów cięcia
Zastosowanie do niemal wszystkich układów siatki
Rozpoznawanie definicji sąsiednich szablonów cięcia w celu zachowania takiej samej długości w łączeniach
RF-CUTTING-PATTERN jest aktywowany poprzez wybranie odpowiedniej opcji w zakładce Opcje w danych ogólnych dowolnego modelu programu RFEM. Po aktywacji modułu dodatkowego w sekcji Dane modelu wyświetlany jest nowy obiekt "Szablony cięcia". Jeżeli rozkład powierzchni membrany dla cięcia w pozycji podstawowej jest zbyt duży, można podzielić powierzchnię, przecinając linie (typu linii "Cięcie za pomocą dwóch linii" lub "Cięcie za pomocą przekroju") w odpowiednich pasmach częściowych.
Następnie można zdefiniować indywidualne wpisy dla każdego szablonu cięcia przy użyciu obiektu "Wzorzec cięcia". Tutaj można ustawić linie graniczne, kompensacje i naddatki.
Kroki sekwencji roboczej:
Tworzenie linii cięcia
Tworzenie szablonu poprzez wybór jego linii granicznych lub przy użyciu półautomatycznego generatora
Dowolny wybór orientacji osnowy i wątku poprzez wprowadzenie kąta
Zastosowanie wartości kompensacji
Opcjonalne definiowanie różnych kompensacji dla linii granicznych
Różne naddatki (spoina, linia graniczna)
Wstępne przedstawienie szablonu cięcia w oknie graficznym, bez rozpoczynania głównych obliczeń nieliniowych
Wynikiem procesu znajdowania kształtu jest nowy kształt i odpowiednie siły wewnętrzne. W przypadku RF-FORM-FINDING można wyświetlić zwykłe wyniki, takie jak odkształcenia, siły, naprężenia itp.
Sprężony kształt jest dostępny jako stan początkowy dla wszystkich pozostałych przypadków obciążeń i kombinacji obciążeń w analizie statyczno-wytrzymałościowej.
Dla większego komfortu podczas definiowania przypadków obciążeń można skorzystać z transformacji NURBS (Parametry obliczeń/Form-Finding). Funkcja ta przesuwa oryginalne powierzchnie i kable na miejsce po form-finding.
Za pomocą punktów rastra powierzchni lub węzłów definicji powierzchni NURBS można umiejscowić wolne obciążenia na wybranych częściach konstrukcji.
Funkcję znajdowania kształtu można aktywować w oknie dialogowym Dane ogólne, zakładka Opcje. Naprężenia wstępne (lub wymagania geometryczne dla prętów) można zdefiniować w parametrach dla powierzchni i prętów. Proces znajdowania kształtu odbywa się poprzez obliczenie przypadku RF-FORM-FINDING.
Kroki sekwencji roboczej:
Tworzenie modelu w RFEM (powierzchnie, belki, kable, podpory, definicja materiału itp.)
Ustawienie wymaganego naprężenia wstępnego dla membran oraz siły lub długości/ugięcia dla prętów (np. kabel)
Opcjonalne uwzględnienie innych obciążeń dla procesu znajdowania kształtu w specjalnych przypadkach obciążeń typu form-finding (ciężar własny, ciśnienie, ciężar węzła stalowego itp.)
Ustawianie obciążeń i kombinacji obciążeń do dalszych analiz konstrukcyjnych
Kiedy rozpoczynają się obliczenia, program znajduje kształty (form-finding) w całej konstrukcji. Obliczenia biorą pod uwagę interakcje pomiędzy elementami po form-finding, a konstrukcją nośną.
Proces form-finding wykonywany jest iteracyjnie, w formie specjalnej analizy nieliniowej, zainspirowanej przez system URS (Updated Reference Strategy) wg Prof. Bletzingera/Prof. Ramma. W ten sposób, kształty równowagi uzyskuje się biorąc pod uwagę uprzednio określone sprężenie.
Dodatkowo, metoda ta pozwala na uwzględnienie poszczególnych obciążeń, takich jak ciężar własny lub parcie wewnętrzne dla konstrukcji pneumatycznych w procesie form-finding. Sprężenie dla powierzchni może być zdefiniowane za pomocą dwóch różnych metod:
Metoda standardowa - wymagane sprężenie w powierzchni
Metoda projekcji - wymagane sprężenie w projekcji powierzchni, stabilizacja zwłaszcza dla kształtów stożkowych
Po obliczeniach w oknie dialogowym szablonu cięcia pojawia się zakładka "Współrzędne punktu". W zakładce tej wyświetlany jest wynik w postaci tabeli ze współrzędnymi oraz powierzchnią w oknie graficznym. Tabela współrzędnych przedstawia nowe spłaszczone współrzędne względem środka ciężkości szablonu cięcia dla każdego węzła siatki. Ponadto w oknie graficznym wyświetlany jest szablon cięcia wraz z układem współrzędnych w środku ciężkości. Po wybraniu komórki tabeli odpowiedni węzeł jest wyświetlany w grafice ze strzałką. Dodatkowo pod tabelą węzłów wyświetlany jest obszar szablonu cięcia.
Ponadto standardowe wyniki naprężeń/odkształceń dla każdego szablonu są wyświetlane w przypadku obciążenia RF-CUTTING-PATTERN w programie RFEM. Funkcje:
Wyniki w tabeli wraz z informacją o szablonie cięcia
Inteligentna tabela odnosząca się do grafiki
Wyniki dla spłaszczonej geometrii w pliku DXF
Wyświetlanie odkształceń po spłaszczeniu w celu oceny szablonów cięcia
Wyniki odkształceń po spłaszczeniu do oceny szablonów