Однако в модальном анализе часто бывает необходимо пренебрегать массами. Это особенно актуально, когда результаты модального анализа предназначены для использования в сейсмическом анализе, где требуется 90% эффективной модальной массы в каждом направлении для расчёта.
Типичный пример этого — это учёт поддерживаемой поверхности, которая в значительной степени участвует в структуре общей массы, но не оказывает значительного влияния на динамическую реакцию конструкции. Когда такая масса учитывается, может быть сложно достичь коэффициентов эффективной модальной массы в 90%.
Поскольку эти проблемы часто возникают, RFEM 6 позволяет вам пренебрегать массой определённых частей конструкции для целей модального анализа. Способ, каким массы будут учитываться в модальном анализе, можно определить в параметрах модального анализа, как показано на Изображении 2. В отличие от опции "Не пренебрегать" (то есть, массы не будут пренебрегаться), можно выбрать между двумя опциями пренебрегания массами: пренебрегать массой во всех жёстко закреплённых узловых и линейных опорах, или создать самостоятельно выборку отдельных объектов.
Первая опция (Изображение 2), как следует из названия, позволяет установить массы во всех жёстко закреплённых узловых и линейных опорах равными нулю. Это полностью выполняется программой; вам не требуется делать выбор, так как программа автоматически деактивирует массы, связанные с жёстко закреплёнными узловыми и линейными опорами.
Однако вы можете выбрать опцию "Пользовательское определение" и вручную выбрать объекты, для которых массы должны быть пренебрежены в модальном анализе. При выборе этой опции вам будет доступна новая вкладка ("Пренебрежение массами") для указания выбора объектов (Изображение 3). Сначала вас попросят указать тип объекта из следующих: узел, линия, элемент, поверхность и узел без опоры.
Затем вы можете создать список связанных объектов вручную или выбрать их графически с помощью кнопки "Выбрать по отдельности" в поле списка объектов. Для выбранных объектов вас попросят определить, в каком направлении массы должны быть пренебрежены. Это можно сделать, выбрав флажки для направлений смещения uX, uY и uZ, и вращений 𝜑X, 𝜑Y и 𝜑Z соответственно.
В обоих случаях (пренебрежение массами во всех жёстко закреплённых узловых и линейных опорах или создание индивидуальной выборки объектов), массы объектов, связанных с выбранной опцией, будут деактивированы и не будут учитываться в модальном анализе. Установив массы равными нулю, эквивалентный массовый фактор увеличивается, так что 90% общей массы, необходимой для расчёта в рамках сейсмического анализа, будет достигнуто легко.
Примечание: при пренебрежении массами жёсткость объектов не пренебрегается. Если вы хотите пренебречь и массой, и жёсткостью, следует использовать Модификации структуры, как будет объяснено в предстоящей статье базы знаний.
Практический пример
Значимость опции пренебрежения массами в RFEM 6 будет продемонстрирована на примере из Изображения 4, показывающего железобетонную конструкцию с стальным расширением.
Сначала будет проведён модальный анализ с настройками, показанными на Изображении 5. Обратите внимание, что параметры модального анализа определяют правила, по которым рассчитываются собственные значения. В этом случае выбрана опция "Пользовательское определение", и количество мод для расчёта установлено на 30.
Метод решения задачи собственных значений — это метод Ланцоша, который является итеративным методом для определения наименьших собственных значений и соответствующих форм мод крупных моделей. Массовая матрица согласована, и массы установлены для действия в глобальных направлениях смещения X и Y, предполагая, что затем будет проведён анализ спектра отклика.
Вкладка "Настройки" управляет дальнейшими настройками модального анализа, такими как тип преобразования масс, который контролирует импорт масс для модального анализа. В этом примере учитываются компоненты Z (Изображение 6). Как было обсуждено в начале статьи, опция пренебрежения массами является частью этих настроек. Чтобы продемонстрировать важность этой опции, сначала будет выполнен модальный анализ без учёта пренебрежения.
Результаты модального анализа с этими настройками показаны на Изображении 7. Поскольку результаты анализа будут использоваться для сейсмического анализа, результаты, которые наиболее интересны, — это эффективные модальные массы. Например, результаты показывают, что первые семь собственных значений являются локальными собственными значениями, связанными с стальной конструкцией, в отличие от мод 8, 9 и 10, которые содержат значительное количество масс и значительно влияют на динамическую реакцию конструкции.
Результаты всех мод показаны на Изображении 8. Заметно, что необходимо рассчитать тридцать мод, чтобы достичь требуемых 90% в обоих направлениях x и y (точнее говоря, достигнуто 96,95% в направлении x и 95,26% в направлении y). Таким образом, чтобы достичь 90%, необходимо рассчитать больше собственных значений; однако чем больше собственных значений нужно рассчитать, тем более времязатратным будет расчёт, особенно в случае крупных конструкций.
На этом этапе можно использовать опцию пренебрежения массами. Это позволит вам рассчитать меньше собственных значений; например, 10 (то есть установить количество мод для расчёта на 10) и всё равно достичь 90% эффективной модальной массы в каждом направлении, необходимой для сейсмического анализа. Массы, которыми следует пренебречь, связаны со стальной конструкцией, так как результаты показывают, что они не оказывают значительного влияния на динамическую реакцию конструкции.
Чтобы пренебречь массами, связанными со стальной конструкцией, вы должны определить тип объекта как "Элемент" и создать список объектов вручную или выбрав их графически с помощью кнопки "Выбрать по отдельности", как показано на Изображении 9. Для выбранных объектов вы должны выбрать флажки для всех направлений смещения и вращения (то есть uX, uY, uZ, 𝜑X, 𝜑Y и 𝜑Z соответственно), чтобы пренебречь массами в этих направлениях.
Наконец, вы можете провести модальный анализ с этими настройками и получить результаты, как показано на Изображении 10. На этот раз необходимые 90% достигаются с расчётом только 10 мод, и время анализа значительно сокращается.
