Состояние включенного газа можно описать, при следующих предположениях, посредством термодинамического равновесия. Таким образом мы получим следующее общее уравнение газа:
p ∙ V = n ∙ R ∙ T
где параметры состояния
p = давление
V = объем
n = количество вещества
R = универсальная газовая постоянная
T = температура
Свойства идеальных газов
Если определенные параметры состояния в общем уравнении газа постоянны, то проявляются специальные свойства идеального газа. Знание данных свойств может помочь в применении идеальных газов в расчете конструкций и в правильном моделировании определенных загружений.
Изотермическое изменение состояния (Бойль-Мариотт)
Если постоянны переменные T и n и действующее давление p увеличивается, то объем V рассматриваемой единицы газа уменьшается.
При этом действительно следующее:
Изобарическое изменение состояния (Гей-Люссак)
Если величины p и n постоянны, а действующая температура T возрастает, то объем V рассматриваемой единицы газа увеличивается.
При этом действительно следующее:
Изохорическое изменение состояния (Амотонс)
Если значения V и n постоянны, а действующая температура T увеличивается, то давление p соответствующей единицы газа увеличивается.
При этом действительно следующее:
Применение в расчете конструкций
При расчете конструкций включенные газы обычно используются для передачи внешних сил. Требование при этом состоит в том, что локально действующая сила в определенном месте на оболочке тела может передаваться через включенный газ по всем другим сторонам оболочки тела.
Данное свойство используется, например, у изоляционных стеклянных панелей или надувных мембранных подушек. В обоих случаях оболочка тела состоит из элементов, способных передавать нагрузку, и заполнена газом. У изоляционных стеклянных панелей ограничение тела состоит из жестких на изгиб оболочечных элементов, а у мембранных подушек из нежестких на изгиб мембранных элементов. При этом, в обоих случаях, ветровая или снеговая нагрузка действует с одной стороны оболочки тела и передается через включенный газ смежным ограничивающим элементам.
Поскольку в случаях нагружения, рассматриваемых в строительстве, температура не изменяется мгновенно, то, как правило, в оболочке тела моделируется идеальный газ с изотермическими параметрами состояния.
Применение в программе RFEM
Твердые тела можно задать в программе RFEM. Данные тела ограничены прилегающими поверхностями. В такой объемной ячейке, состоящей из окружающих оболочечных и твердых элементов, можно ввести тело со свойством Газ. Для полученного тела необходимо задать включенный газ и определить параметры атмосферного состояния. Параметры атмосферного состояния не влияют на замкнутое тело и определяют только начальную ситуацию для моделирования.
В назначенных загружениях для каждого тела со свойством газа можно ввести соответствующую нагрузку. Для моделирования открытых или закрытых твердых тел, можно указать результирующие давления/объемы или изменения давления/объема.
.png?mw=350&hash=e3f5898d72f463e9b3e774659aabcb220466c522)
.jpg?mw=350&hash=196d91410dd36f58fcc8b0194f4577bb70cf53c3)
.JPG?mw=350&hash=f7d80e2448fb2ef05cec7248a6b29476f8fe06da)
