Form-finding no RFEM 6

Artigo técnico sobre o tema análise estrutural e utilização do software Dlubal

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O RFEM 6 inclui o módulo Form-finding para determinar as formas de equilíbrio de modelos de superfície sujeitos a tração e de barras sujeitas a forças axiais. Este módulo pode ser ativado nos dados gerais do modelo e pode ser utilizado para encontrar a posição geométrica onde o pré-esforço de estruturas leves está em equilíbrio com as reações de fronteira existentes.

Entradas

Uma vez que as estruturas tenham sido modeladas no RFEM, o processo de determinação da forma pode ser iniciado. No RFEM 6, isso é feito atribuindo uma carga de determinação da forma a elementos como membranas e cabos. A carga deve ser definida num caso de carga exclusivo com a categoria de casos de carga "Pré-esforço", conforme apresentado na Figura 1.

Os dados de entrada para a carga de superfície do tipo de determinação da forma para uma membrana incluem o método de cálculo (padrão ou projeção), a definição da determinação da forma (força ou tensão) e a magnitude da carga correspondente (Figura 2). O método padrão descreve um vetor que pode se mover livremente no espaço até a posição de destino, enquanto o método de projeção descreve um vetor que é parcialmente móvel no espaço e fixo nas suas coordenadas XY. Geralmente, o método padrão é preferível. O método de projeção é adequado para modelos que são estendidos em torno de um eixo central (formas cônicas).

É importante mencionar que se pretende aplicar um pré-esforço de superfície ortotrópico, deve selecionar a caixa de seleção Eixos específicos na caixa de diálogo "Editar superfícies" e ajustar os parâmetros de entrada na Figura 3 em conformidade.

Por outro lado, a carga de barra do tipo determinação da forma pode ser introduzida geometricamente ou como uma força. O primeiro pode ser definido em termos de comprimento, comprimento sem carga e flecha (com flecha máxima vertical e profunda). Isso é ilustrado na Figura 4. Esta última pode ser definida como uma força na barra, como uma tração nas extremidades, como um componente de tração horizontal ou como uma densidade de força (Figura 5).

Configuração de análises

As configurações de análise podem ser feitas conforme mostrado na Figura 6. Desta forma, o utilizador pode especificar em quantas iterações o cálculo de determinação da forma deve pré-esforçar os elementos com o valor definido anteriormente. Se o limite for excedido, o programa sempre aborta e aplica o pré-esforço com o valor inicial do cálculo de determinação da forma. Na verdade, aumentar as iterações permitidas pode resultar em uma melhor convergência.

Em seguida, pode ajustar a velocidade de convergência, que controla a estabilidade do cálculo. No cálculo da determinação da forma, as superfícies da membrana são sujeitas à rigidez absoluta, a qual pode, no entanto, ser aumentada em um valor inferior a 1.

Nas configurações, existe também a opção de integrar uma determinação preliminar da forma. A determinação da forma preliminar desloca os elementos de superfície de EF utilizando o método da densidade de força linear simples. Assim, o caminho entre a posição inicial e a posição de destino é geralmente reduzido para o processo de determinação de forma iterativo real. Isso economiza um certo tempo de cálculo e o processo de determinação de forma global é mais rápido.

Resultados

Assim que o caso de carga tiver sido calculado, as deformações, bem como os resultados da barra e da superfície podem ser apresentados graficamente no separador Resultados do navegador . O primeiro descreve a deformação entre a entrada de entrada e a forma de equilíbrio determinada, enquanto o último inclui os estados de força ou tensão para a forma de equilíbrio, tendo em conta os parâmetros de determinação da forma definidos. Exemplos desses resultados são apresentados na Figura 7 e na Figura 8.

Aplicação de carga subsequente

Os resultados disponíveis neste momento representam uma nova configuração do modelo. Para posterior cálculo e análise estrutural do modelo completo, o programa transfere a geometria determinada da forma, incluindo as deformações por elemento, para um estado inicial universalmente aplicável para utilização nos casos de carga e combinações de carga. Se pretende aplicar uma determinada carga retroativamente, tem de considerar o estado inicial do caso de carga de determinação da forma. Isso significa que a deformação em relação aos casos de carga subsequentes refere-se à forma de equilíbrio previamente determinada.

A opção de considerar o estado inicial do caso de carga de determinação da forma pode ser ativada como mostra a Figura 9. Um exemplo desta introdução de carga é apresentado na Figura 10, onde a neve é aplicada tendo em conta a forma de equilíbrio da estrutura leve.

Autor

Irena Kirova, M.Sc.

Irena Kirova, M.Sc.

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A Eng.ª Kirova é responsável pela criação de artigos técnicos e presta apoio técnico aos clientes da Dlubal.

Palavras-chave

Form-finding Membrana Forma de equilíbrio Cabo

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  • Atualizado 11 de janeiro de 2023

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RFEM 6
Pavilhão em arco

Programa principal

O programa de análise estrutural RFEM 6 é a base de um sistema de software modular. O programa principal RFEM 6 é utilizado para definir estruturas, materiais e ações para sistemas estruturais planos e espaciais constituídos por lajes, paredes, cascas e barras. O programa também pode dimensionar estruturas combinadas, bem como elementos sólidos e de contacto.

Preço de primeira licença
4.450,00 EUR
RFEM 6
Form-finding

Análises adicionais

O módulo Form-Finding determina a forma ideal de barras sujeitas a forças axiais e modelos de superfície com carga de tração. A forma é determinada pelo equilíbrio entre a força axial da barra ou a tensão da membrana e as condições de fronteira existentes.

Preço de primeira licença
1.950,00 EUR