W rozszerzeniu Analiza modalna istnieje możliwość automatycznego zwiększania wartości własnych aż do osiągnięcia zdefiniowanego współczynnika efektywnej masy modalnej. Uwzględniane są wszystkie kierunki translacyjne, które zostały aktywowane jako masy do analizy modalnej.
W ten sposób można łatwo obliczyć wymagane 90% efektywnej masy modalnej dla metody spektrum odpowiedzi.
Stosując modalny współczynnik istotności (MRF) można ocenić, w jakim stopniu poszczególne elementy konstrukcyjne przyczyniają się do powstania rzeczywistego kształtu wyboczenia. Obliczenia opierają się na energii względnego odkształcenia sprężystego każdego pojedynczego pręta.
Dzięki MRF można rozróżnić lokalne i globalne kształty wyboczenia. Jeżeli kilka prętów ma znaczny MRF (np. > 20%), bardzo prawdopodobna jest niestateczność całej konstrukcji lub jej części. Jeżeli jednak suma wszystkich MRF dla kształtu drgań wynosi około 100%, należy spodziewać się lokalnego problemu ze statecznością (np. wyboczenia pojedynczego pręta).
Ponadto MRF może być wykorzystany do określenia obciążeń krytycznych i równoważnych długości wyboczeniowych poszczególnych prętów (np. do analizy stateczności). Kształty wyboczenia, dla których dany pręt ma małe wartości MRF (np. <20%), mogą zostać w tym kontekście pominięte.
MRF jest wyświetlany według kształtów wyboczenia w tabeli wyników w sekcji Analiza stateczności --> Wyniki według prętów --> Długości efektywne i obciążenia krytyczne.
W rozszerzeniu Projektowanie konstrukcji betonowych można przeprowadzać obliczenia sejsmiczne dla prętów żelbetowych zgodnie z EC 8. Są to między innymi następujące funkcje:
Konfiguracje obliczeń sejsmicznych
Rozróżnianie klas ciągliwości DCL, DCM, DCH
Możliwość przeniesienia współczynnika odpowiedzi z analizy dynamicznej
Sprawdzenie wartości granicznej współczynnika odpowiedzi
Weryfikacja nośności dla "Wytrzymały słup - słaba belka"
Uszczegółowienie i reguły szczególne dla współczynnika ciągliwości krzywizny
Uszczegółowienie i reguły szczególne dla ciągliwości lokalnej
Czy odkryłeś już tabelaryczne i graficzne przedstawianie mas w punktach siatki? Po prawej, jest to również jeden z wyników analizy modalnej w programie RFEM 6. W ten sposób można sprawdzić importowane masy, które zależą od różnych ustawień analizy modalnej. Mogą być one wyświetlane w zakładce Masy w punktach siatki tabeli Wyniki. Tabela zawiera przegląd następujących wyników: Masa - kierunek przesuwny (mX, mY, mZ ), Masa - kierunek obrotowy (mφX, mφY, mφZ ) oraz suma mas. Czy nie byłoby lepiej, gdybyś jak najszybciej przeprowadził ocenę graficzną? Następnie można również wyświetlić graficznie masy w punktach siatki.
Jak już wiesz, po pomyślnym zakończeniu obliczeń wyniki przypadku obciążenia w Analizie modalnej są wyświetlane w programie. W ten sposób można od razu zobaczyć pierwszy kształt drgań w postaci graficznej lub w postaci animacji. Można również łatwo dostosować sposób wyświetlania standaryzacji postaci własnych. Można to zrobić bezpośrednio w nawigatorze Wyniki, w którym dostępna jest jedna z czterech opcji wizualizacji kształtów drgań dostępnych dla wyboru:
Skalowanie wartości wektora kształtu postaci uj na 1 (uwzględnia tylko składowe przesunięcia)
Wybór maksymalnej translacyjnej składowej wektora własnego i ustawienie jej na 1
Uwzględnienie całego wektora własnego (wraz z komponentami obrotu), wybór maksimum i ustawienie go na 1
Ustawienie masy modalnej mi dla każdego kształtu drgań na 1 kg
Szczegółowe informacje na temat ujednolicenia postaci drgań własnych można znaleźć w instrukcji online .
Czy oprócz obciążeń statycznych chcesz uwzględnić również inne obciążenia jako masy? Program umożliwia to dla obciążeń węzłowych, prętowych, liniowych i powierzchniowych. W tym celu podczas definiowania obciążenia należy wybrać typ Obciążenie masą. Dla takich obciążeń należy zdefiniować masę lub składowe masy w kierunkach X, Y i Z. W przypadku mas węzłowych można dodatkowo zdefiniować momenty bezwładności X, Y i Z w celu modelowania bardziej złożonych punktów mas.
Często zachodzi potrzeba pominięcia mas. Dzieje się tak zwłaszcza w przypadku, gdy wyniki analizy modalnej mają być wykorzystane do analizy sejsmicznej. W tym celu wymagane jest 90% efektywnej masy modalnej w każdym kierunku. Pozwala to na pominięcie masy we wszystkich utwierdzonych podporach węzłowych i liniowych. Program automatycznie dezaktywuje powiązane masy.
Obiekty, których masy mają zostać pominięte w analizie modalnej, można również wybrać ręcznie. Dla lepszego widoku pokazaliśmy to ostatnie na rysunku. W wyniku wyboru przez użytkownika obiektów masowych wraz z skojarzonymi z nimi składowymi masowymi można pominąć masy.
Podczas definiowania danych wejściowych dla przypadku obciążenia analizy modalnej można uwzględnić przypadek obciążenia, którego sztywności reprezentują początkową pozycję analizy modalnej. Jak to zrobić? Jak pokazano na rysunku, należy wybrać opcję "Uwzględnij stan początkowy z". Teraz otwórz okno dialogowe "Ustawienia stanu początkowego" i zdefiniuj typ Sztywność jako stan początkowy. W tym przypadku obciążenia, który jest stanem początkowym branym pod uwagę, można uwzględnić sztywność układu konstrukcyjnego, gdy pręty rozciągane ulegają uszkodzeniu. Celem tego wszystkiego: Sztywność z tego przypadku obciążenia jest uwzględniana w analizie modalnej. W ten sposób uzyskuje się wyraźnie elastyczny system.
Widać to już na obrazku: Imperfekcje można również uwzględnić podczas definiowania przypadku obciążenia w analizie modalnej. Typy imperfekcji, które mogą być stosowane w analizie modalnej, to obciążenia hipotetyczne z przypadku obciążenia, początkowe przemieszczenie w tabeli, odkształcenie statyczne, postać wyboczeniowa, postać dynamiczna oraz grupa przypadków imperfekcji.
Czy wiecie, że...? W przypadkach obciążeń typu Analiza modalna można z łatwością wprowadzać zmiany konstrukcyjne. Pozwala to na przykład na indywidualne dostosowanie sztywności materiałów, przekrojów, prętów, powierzchni, przegubów i podpór. W przypadku niektórych rozszerzeń można również modyfikować sztywności. Po wybraniu obiektów ich właściwości sztywności są dostosowywane do typu obiektu. W ten sposób można je zdefiniować w osobnych zakładkach.
Czy chcesz przeanalizować uszkodzenie obiektu (na przykład słupa) w analizie modalnej? Jest to również możliwe bez żadnych problemów. Wystarczy przejść do okna Modyfikacja konstrukcji i dezaktywować odpowiednie obiekty.
Twoim celem jest określenie liczby postaci drgań własnych? Program oferuje dwie metody. Z jednej strony, można ręcznie zdefiniować liczbę najmniejszych kształtów drgań, które mają zostać obliczone. W tym przypadku liczba dostępnych kształtów postaci zależy od stopni swobody (tzn. liczby punktów mas swobodnych pomnożonych przez liczbę kierunków, w których działają masy). Jest to jednak ograniczone do 9999. Z drugiej strony, maksymalną częstotliwość drgań własnych można ustawić w taki sposób, w jaki program określił kształty automatycznie, aż do osiągnięcia zadanej częstotliwości drgań własnych.
Czy obliczenia się zakończyły? Wyniki analizy modalnej są wówczas dostępne zarówno w formie graficznej, jak i tabelarycznej. Wyświetl tabele wyników dla przypadku obciążenia lub przypadków obciążeń analizy modalnej. Dzięki temu na pierwszy rzut oka można zobaczyć wartości własne, częstotliwości kątowe, częstotliwości i okresy drgań własnych konstrukcji. W przejrzysty sposób wyświetlane są również efektywne masy modalne, modalne współczynniki masy i współczynniki udziału.
Dostępnych jest kilka opcji definiowania mas dla analizy modalnej. Masy od ciężaru własnego są uwzględniane automatycznie, natomiast obciążenia i masy można uwzględnić bezpośrednio w przypadku obciążenia typu analiza modalna. Potrzebujesz więcej opcji? Należy wybrać, czy obciążenia pełne mają być uwzględniane jako masy, składowe obciążenia w globalnym kierunku Z, czy tylko składowe obciążenia w kierunku siły ciężkości.
Program oferuje dodatkową lub alternatywną opcję importu mas: Ręczna definicja kombinacji obciążeń, począwszy od których masy są uwzględniane w analizie modalnej. Wybrałeś normę obliczeniową? Następnie można utworzyć sytuację obliczeniową typu Kombinacja mas sejsmicznych. W ten sposób program automatycznie oblicza sytuację masową dla analizy modalnej zgodnie z preferowaną normą obliczeniową. Innymi słowy: Program tworzy kombinację obciążeń na podstawie współczynników kombinacji wstępnie ustawionych dla wybranej normy. Zawiera on masy użyte do analizy modalnej.
W porównaniu z modułem dodatkowym RF-/DYNAM Pro-Natural Vibrations (RFEM 5/RSTAB 8) do rozszerzenia Analiza modalna dla programu RFEM 6/RSTAB 9 dodano następujące nowe funkcje:
Predefiniowane współczynniki kombinacji dla różnych norm (EC 8, ASCE itp.)
Opcjonalne pominięcie mas (na przykład masy fundamentów)
Metody określania liczby postaci drgań własnych (liczba zdefiniowana przez użytkownika, liczba określana automatycznie - w celu osiągnięcia zadanych efektywnych współczynników masy modalnej, liczba określana automatycznie - w celu osiągnięcia maksymalnej częstotliwości drgań własnych)
Wyniki w postaci mas modalnych, efektywnych mas modalnych, współczynników masy modalnej i współczynników udziału masy
Tabelaryczne i graficzne przedstawienie mas w punktach siatki MES
Różne opcje skalowania postaci drgań własnych w nawigatorze wyników
W porównaniu z modułem dodatkowym RF-/STEEL (RFEM 5/RSTAB 8) do rozszerzenia Analiza naprężeniowo-odkształceniowa dla programu RFEM 6/RSTAB 9 dodano następujące nowe funkcje:
Możliwość analizy prętów, powierzchni, brył, spoin (połączenia spawane liniowo między dwiema i trzema powierzchniami z późniejszym obliczaniem naprężeń)
Wyświetlanie naprężeń, stopni naprężeń, zakresów naprężeń i odkształceń
Naprężenie graniczne w zależności od przydzielonego materiału lub danych wejściowych zdefiniowanych przez użytkownika
Indywidualne określenie wyników do obliczeń poprzez dowolnie przydzielane typów ustawień
Szczegóły dla wyników niemodalnych z wyświetlaniem przygotowanego wzoru i dodatkowym wyświetlaniem wyników na poziomie przekroju prętów
Możliwość wygenerowania zastosowanych wzorów do kontroli obliczeń
Automatyczne uwzględnianie masy własnej od ciężaru konstrukcji
Możliwy bezpośredni import mas z przypadków obciążeń lub kombinacji
Opcjonalne definiowanie mas dodatkowych (masy węzłowe, liniowe lub powierzchniowe oraz masy wynikające z bezwładności) bezpośrednio w przypadkach obciążeń
Opcjonalne pominięcie mas (na przykład masy fundamentów)
Kombinacje mas w różnych przypadkach i kombinacjach obciążeń
Predefiniowane współczynniki kombinacji wg różnych norm (EC 8, SIA 261, ASCE 7, ...)
Opcjonalny import stanów początkowych (np. w celu uwzględnienia naprężenia wstępnego i imperfekcji)
modyfikacja konstrukcji
Uwzględnianie uszkodzenia w podporach lub prętach/powierzchniach/bryłach
Możliwość zadania kilku analiz modalnych (np. w celu analizy różnych mas lub modyfikacji sztywności)
Wybór typu macierzy mas (macierz diagonalna, macierz spójna, macierz jednostkowa) oraz wskazanych przez użytkownika stopni swobody (translacyjne i rotacyjne)
Metody określania liczby postaci drgań własnych (liczba zdefiniowana przez użytkownika, liczba określana automatycznie - w celu osiągnięcia zadanych efektywnych współczynników masy modalnej, liczba określana automatycznie - w celu osiągnięcia maksymalnej częstotliwości drgań własnych - dostępne tylko w programie RSTAB)
Określanie postaci drgań i mas w węzłach siatki MES
Wyniki w postaci wartości własnych, częstości kątowych, częstotliwości drgań własnych i okresu drgań własnych
Wyniki w postaci mas modalnych, efektywnych mas modalnych, współczynników masy modalnej i współczynników udziału masy
Tabelaryczne i graficzne przedstawienie mas w punktach siatki MES
Wizualizacja i animacja postaci drgań własnych
Różne opcje skalowania postaci drgań własnych
Dokumentacja wyników numerycznych i graficznych w raporcie
W ustawieniach analizy modalnej należy wprowadzić wszystkie dane, które są niezbędne do określenia częstotliwości drgań własnych. Są to na przykład kształty mas i solwery wartości własnych.
Rozszerzenie Analiza modalna określa najniższe wartości częstości drgań własnych konstrukcji. Liczbę wartości własnych można dostosować lub określić automatycznie. Należy zatem osiągnąć efektywne współczynniki masy modalnej lub maksymalne częstotliwości drgań własnych. Masy są importowane bezpośrednio z przypadków obciążeń i kombinacji obciążeń. W takim przypadku istnieje możliwość uwzględnienia masy całkowitej, składowych obciążenia w globalnym kierunku Z lub tylko składowej obciążenia w kierunku siły ciężkości.
Dodatkowe masy w węzłach, liniach, prętach lub powierzchniach można zdefiniować ręcznie. Ponadto można wpływać na macierz sztywności poprzez import sił osiowych lub modyfikacji sztywności z przypadku obciążenia lub kombinacji obciążeń.
Zaraz po zakończeniu obliczeń wyświetlane są wartości własne, częstotliwości drgań własnych i okresy. Okna z tymi wynikami zintegrowane są z programem głównym RFEM/RSTAB. W tabelach można znaleźć wszystkie kształty drgań konstrukcji, a także można je wyświetlić graficznie i animować.
Wszystkie tabele wyników i grafiki stanowią część raportu programu RFEM/RSTAB. Zapewnia to przejrzystą dokumentację obliczeń. Tabele można również eksportować do programu MS Excel.
Po zakończeniu obliczeń wyniki są uporządkowane w sposób przejrzysty. W ten sposób program wyświetla maksymalne naprężenia i stopnie naprężeń posortowane według przekroju, pręta/powierzchni, bryły, zbioru prętów, położenia x itd. Oprócz wartości wyników w formie tabelarycznej rozszerzenie wyświetla również odpowiednią grafikę przekroju z punktami naprężeniowymi, wykresem naprężeń i wartościami. Stopień wykorzystania można odnieść do dowolnego rodzaju naprężenia. Aktualnie wybrana lokalizacja na elemencie zostanie wyróżniona na modelu analitycznym w programie RFEM/RSTAB.
Oprócz oceny tabelarycznej program oferuje jeszcze więcej. Naprężenia i stopnie wykorzystania można również sprawdzić graficznie na modelu w programie RFEM/RSTAB. Istnieje możliwość indywidualnego dostosowania kolorów i wartości.
Wyświetlanie wykresów wyników dla pręta lub zbioru prętów umożliwia dokładną ocenę. Dla każdego miejsca obliczeniowego można otworzyć odpowiednie okno dialogowe, w którym można sprawdzić odpowiednie do obliczeń właściwości przekroju i składowe naprężeń w dowolnym punkcie naprężeniowym. Na koniec istnieje możliwość wydrukowania odpowiedniej grafiki wraz ze wszystkimi szczegółami obliczeń.
Jeżeli w programie istnieje przypadek obciążenia lub kombinacja obciążeń, obliczenia stateczności są aktywowane. Można zdefiniować inny przypadek obciążenia, na przykład w celu uwzględnienia naprężenia początkowego.
W tym celu należy określić, czy ma zostać przeprowadzona analiza liniowa czy nieliniowa. W zależności od przypadku zastosowania, można wybrać bezpośrednią metodę obliczeniową, taką jak metoda Lanczosa lub metoda iteracji ICG. Pręty niezintegrowane z powierzchniami są zazwyczaj wyświetlane jako elementy prętowe z dwoma węzłami ES. W przypadku zastosowania takich elementów program nie może określić wyboczenia lokalnego pojedynczych prętów. Z tego względu'istnieje możliwość automatycznego dzielenia prętów.
W przypadku analizy wartości własnych dostępnych jest kilka metod:
Metody bezpośrednie
Metody bezpośrednie (Lanczosa [RFEM], pierwiastki z wielomianu charakterystycznego [RFEM], metoda iteracji podprzestrzeni [RFEM/RSTAB], przesunięta iteracja odwrócona [RSTAB]) są odpowiednie dla małych i średnich modeli. Z szybkich metod rozwiązywania problemów należy korzystać tylko w przypadku, gdy komputer posiada dużą ilość pamięci RAM.
Metoda iteracji ICG (niekompletny sprzężony gradient [RFEM])
Z drugiej strony, ta metoda wymaga tylko niewielkiej ilości pamięci. Wartości własne są określane jedna po drugiej. Może być stosowany do obliczania dużych układów konstrukcyjnych o niewielkiej liczbie wartości własnych.
Rozszerzenie Stateczność konstrukcji umożliwia nieliniową analizę stateczności przy użyciu metody przyrostowej. Analiza ta dostarcza wyniki zbliżone do rzeczywistości również w przypadku konstrukcji nieliniowych. Współczynnik obciążenia krytycznego jest określany poprzez stopniowe zwiększanie obciążeń w podstawowym przypadku obciążenia, aż do osiągnięcia niestateczności. Przyrost obciążenia uwzględnia nieliniowości, takie jak ulegające uszkodzeniu pręty, podpory i fundamenty oraz nieliniowości materiałowe. Po zwiększeniu obciążenia można opcjonalnie przeprowadzić liniową analizę stateczności na ostatnim stabilnym stanie w celu określenia postaci stateczności.