Учет растягивающих стержней в динамическом расчете

Техническая статья

Эта статья была переведена Google Translator

Посмотреть исходный текст

Как определение собственных колебаний, так и анализ спектра реакции всегда выполняются на линейной системе. Если в системе существуют нелинейности, они линеаризуются и, следовательно, не учитываются. Прямые натяжные стержни очень часто используются на практике. В этой статье будет показано, как их можно приблизительно правильно отобразить в динамическом анализе.

Учет факторов при определении собственных колебаний с помощью дополнительного модуля RF-/DYNAM Pro - Natural Vibrations

Если в системе имеются натяжные стержни, они будут линеаризованы в RF-/DYNAM Pro и интерпретируются как стержневые стержни, которые могут одинаково поглощать силы сжатия и растяжения. Одной из возможностей является определение собственных колебаний в системе, в которой некоторые растягивающие стержни уже вышли из строя. Для этого необходимо выбрать предварительную деформацию в одном направлении, а соответствующие натяжные элементы должны быть деактивированы вручную для имитации отказа.

Для этого в основной программе (RFEM или RSTAB) необходимо определить загружение, которое оптимально не содержит нагрузок (или только очень небольшие), но деактивирует только требуемые стержни.

Pисунок 01 - Опция «Деактивация» в RSTAB

Pисунок 02 - Опция «Деактивация» в RFEM

В этом примере двумерного каркаса предполагается предварительная деформация в положительном направлении X. Таким образом, стержни 5, 8 и 11 деактивируются в загружении. Этот загруженный случай можно затем импортировать в качестве исходного состояния в RF-/DYNAM Pro - Естественные колебания с помощью опции «Модификации жесткости». Рекомендуется создать несколько случаев собственных колебаний (NVC), чтобы оценить, как изменяются частоты модели при выходе из строя растягивающих стержней.

Pисунок 03 - Опция «Модификации жесткости» в DYNAM Pro

Pисунок 04 - Сравнение форм узлов без учета (слева) и с учетом растягивающих стержней (справа)

Учет при расчете спектра реакции в дополнительном модуле RF-/DYNAM Pro - Эквивалентные нагрузки

NVC, определенные на первом этапе, можно затем назначить динамическим нагрузкам (DLC), чтобы выполнить анализ спектра реакции с помощью эквивалентных нагрузок. В DLC 1 формы мод были рассчитаны на линейной системе и, таким образом, были учтены все стержни. В RFEM или RSTAB, однако, растягивающие стержни активны в экспортированных загружениях. Чтобы предотвратить выполнение расчета в различных конструктивных системах и возникновение конфликта, экспортированные загружения также должны быть рассчитаны для линейной системы. Если вы хотите выполнить полностью линейный расчет, вы должны деактивировать нелинейности для этих загружений.

Pисунок 05 - Опция «Отключить нелинейности для данного загружения»

В DLC 2 был импортирован NVC, в котором вышли из строя натяжные стержни. Таким образом, эквивалентные нагрузки основаны на той же системе, что и система, из которой определяются внутренние силы и деформации.

Суперпозиция в результирующей комбинации не рекомендуется в случаях 2 и 3 (т.е. с учетом растягивающих стержней), потому что отдельные модальные вклады объединяются квадратичной суперпозицией и, таким образом, знаки теряются. Таким образом, сжимающие силы в растягивающих элементах возникнут снова. Для конструкций, в которых имеется одна форма доминирующего режима на направление, можно использовать параметр «Подписанные результаты с использованием доминирующего режима». Таким образом, признаки доминирующей формы моды сохранятся.

Оценка результатов

Собственные колебания конструкции отличаются по величине собственной частоты, но направление и форма схожи. При деактивации растягивающих стержней конструкция становится значительно более мягкой, а частоты уменьшаются из-за меньшей жесткости. В обоих случаях доминирует форма первой моды (эффективный эквивалентный коэффициент массы составляет приблизительно 80%).

Результаты анализа спектра реакции также существенно различаются. Оценка основана на форме первого режима, то есть в пределах созданного загружения. Если сравнить осевые силы в растягивающих стержнях, становится ясно, что они сильно возрастают с учетом растягивающих стержней. Это происходит из-за разрушения стержней, подверженных сжатию, которые могут быть вовлечены в первом случае и способствовать стабилизации.

Pисунок 06 - Сравнение осевых сил в растягивающих стержнях: без учета (слева) и с учетом нелинейности (справа)

Тем не менее, общая сила землетрясения будет больше, если пренебречь нелинейностями и, таким образом, находится на безопасной стороне. Это можно увидеть в таблице «4.0 Результаты - Сводка». В программе RFEM можно также использовать результирующий луч. Таким образом, если вы хотите только проанализировать общую сейсмическую силу (например, для сравнения с другими горизонтальными воздействиями), пренебрежение натяжными стержнями будет на безопасной стороне.

Pисунок 07 - Сравнение полной силы землетрясения: без учета (слева) и с учетом нелинейности (справа)

Если вы учитываете растягивающие стержни, то следует выполнить расчет результатов вручную и не может быть обобщен. Рекомендовано использовать инструмент Excel, который в ручном режиме накладывает квадратные силы отдельных загружений вручную. Если вы анализируете асимметричную конструкцию, вам придется проанализировать предварительную деформацию в положительном и отрицательном направлении.

Ключевые слова

Динамика сейсмическое воздействие спектр реакций растянутый стержень Нелинейность

Литература

Загрузки

Ссылки

Контакты

У вас есть какие-либо вопросы по нашим программам или вам просто нужен совет?
Тогда свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или ознакомьтесь с различными решениями и полезными предложениями на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RFEM Динамический расчет
RF-DYNAM Pro - Natural Vibrations  5.xx

Дополнительный модуль

Динамический расчет собственных частот и форм колебаний моделей стержней, поверхностей и тел

Цена первой лицензии
1 030,00 USD
RFEM Динамический расчет
RF-DYNAM Pro - Equivalent Loads 5.xx

Дополнительный модуль

Расчет сейсмической и статической нагрузки с помощью анализа многомодального спектра реакций

Цена первой лицензии
760,00 USD
RSTAB Основная программа
RSTAB 8.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций рам, балок и ферм, выполняющее линейные и неьинейные расчеты внутренних сил, деформаций и опорных реакций

Цена первой лицензии
2 550,00 USD
RSTAB Динамический расчет
DYNAM Pro - Natural Vibrations 8.xx

Дополнительный модуль

Динамический расчет собственных частот и форм колебаний стержневых моделей

Цена первой лицензии
850,00 USD
RSTAB Динамический расчет
DYNAM Pro - Equivalent Loads 8.xx

Дополнительный модуль

Расчет сейсмической и статической нагрузки с помощью анализа многомодального спектра реакций

Цена первой лицензии
580,00 USD