Form-Finding and Cutting Patterns of Membrane Structures in RFEM

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 obliczeniowej mechanice płynów (CFD) można modelować złożone powierzchnie, które nie są całkowicie stałe, używając porowatego i przepuszczalnego medium. W świecie rzeczywistym mogą to być na przykład wiatrochrony, siatki druciane, perforowane fasady i okładziny, żaluzje, przęsła (stosy poziomych walców) i tak dalej.

Osłony przeciwwiatrowe to specjalne konstrukcje tekstylne, które mają za zadanie chronić środowisko przed szkodliwymi cząsteczkami chemicznymi, jak również ograniczać erozję wietrzną, przyczyniając się do ochrony cennych zasobów. RFEM i RWIND są używane do analizy konstrukcji wiatrowej dla jednostronnej interakcji płyn-konstrukcja (FSI).
W tym artykule pokazano, jak wymiarować osłony przeciwwiatrowe przy użyciu programów RFEM i RWIND.

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