Введение
Чрезвычайные ситуации могут создавать сложные условия работы для сотрудников городских служб поиска и спасения (USaR). Важной целью является значительное сокращение времени, связанного с фазой USaR, путем предоставления решений для повышения осведомленности о ситуации на большой территории, что способствует улучшенному обнаружению и локализации заблокированных жертв, с использованием инструментов моделирования для прогнозирования структурных отказов, а также всестороннего механизма поддержки принятия решений, который включает в себя операционные процедуры и ресурсы соответствующих участников.
С использованием подхода Extreme Loading for Structures (ELS) инженеры-структурщики могут правильно моделировать, анализировать и визуализировать прогрессивный коллапс, вызванный экстремальными нагрузками, такими как землетрясения, сильные ветры, взрывные нагрузки, динамические нагрузки и удары. Инженеры также могут оценить уязвимость конструкции к прогрессивному обрушению, имитируя отказ различных компонентов и предопределяя, будет ли результирующее обрушение частичным или полным. Модели усиления, стальные секции и детали предварительного напряжения, которые обычно предполагаются или игнорируются, могут быть легко добавлены к модели ELS, что значительно улучшает модель и её результаты. Эффекты коррозии со временем могут быть учтены с использованием автоматического растрескивания, пластических шарниров и механизмов отказа.
Нагрузки, которые можно применять, практически не имеют ограничений и могут быть последовательными в многоугрозном подходе с пошаговой загрузкой для моделирования повторяющихся или цепочечных событий, таких как землетрясения, пожары, взрывы, удары, цунами, сильные ветра и постепенные обрушения. ELS может предоставить точную симуляцию и анализ предложенных планов сноса с использованием взрывчатых веществ, крушения шара, толкающего или тянущего усилия или ручной реконструкции.
Новый метод анализа, называемый методом применяемого элемента (AEM), сочетает в себе элементы метода дискретных элементов и метода конечных элементов (DEM). Проще говоря, AEM способен автоматически моделировать от отделения элементов до обрушения и предсказания обломков. В отличие от него, FEM может быть точным до момента отделения элементов, а DEM может использоваться, когда элементы разъединены. Более чем за два десятилетия непрерывных исследований и разработок, AEM показал себя как единственная методология, которая может отслеживать поведение обрушения конструкции на всех этапах нагрузки, включая упругость, инициацию и распространение трещин в материалах с низкой прочностью на растяжение, текучесть арматуры, отделение элементов, столкновение элементов (контакт), и столкновение с землей и соседними структурами [1].
Цель использования RFEM 6 и Blender с дополнением Bullet Constraints Builder заключается в получении графического представления обрушения модели на основе реальных данных о физических свойствах. RFEM 6 служит источником геометрии и данных для симуляции. Это еще один пример того, почему важно поддерживать наши программы в формате BIM Open, чтобы добиться сотрудничества между различными программными доменами.
Реализация
Шаг 1: Моделирование в RFEM
Здесь имеющаяся модель RFEM 6 (a
3D конструкция стального силоса
) рассматривается как пример для симуляции обрушения. На этом этапе необходимо определить геометрию конструкции, свойства материалов и граничные условия (структурные опоры), которые показаны на изображении 1.
На следующем этапе необходимо экспортировать формат IFC из RFEM и импортировать его в Blender (изображение 2).
Шаг 2: Моделирование в BCB Blender
- Загрузите и установите Версия программы Blender 3.5 и Версия программы Blender 2.79 .
- Загрузите и установите Bullet Constraints Builder для Blender, версия 2.79 (Изображение 3).
- Загрузите и установите Аддон BlenderBIM для активации импорта формата .IFC в Blender v. 3.5 (Изображение 3). Опция импорта формата модели IFC доступна только после активации BIM-дополнения в настройках Blender (Изображение 4).
- Экспортируйте модель в формате .OBJ из Blender v. 3.5 и импортируйте в Blender v. 2.79 (Изображение 6).
- Классификация элементов моделей на "группы" и их деление по типам – балки, пластины, фундаменты и т. д. Для этих групп можно добавить свойства в таблицу и список групп элементов (Изображение 7). Для установки параметров для отдельных групп можно также использовать предустановленные значения для основных типов материалов, таких как железобетонные и стальные конструкции (Изображение 8).
- Для настройки групп важно, чтобы названия групп в таблице совпадали с группами, созданными в модели Blender (Изображение 9).
- Здесь представлена информация о балках, настроенных на Изображении 10.
- Информация о поверхности показана на Изображении 11.
- Предполагаемое граничное условие (опора) и информация о фундаменте показаны на Изображении 12.
- Здесь информация о круговой части показана на Изображении 13.
- Также общая информация о настройках показана на Изображении 14.
- Скачайте Схема изменения времени землетрясения и представьте в BCB Blender 2.79, как показано на Изображении 15.
- Минимальное значение предела размера определяется как 1.50 в дискретной секции (Изображение 16).
- Чтобы убедиться, что инструменты предобработки включены в автоматический режим, убедитесь, что в верхней части инструментов предобработки установлена галочка в поле "Запуск в автоматическом режиме". Это сделает инструменты предобработки частью автоматического режима (Изображение 17).
- Рекомендуется сохранить конфигурацию элемента перед переходом от данного этапа, как показано на Изображении 8. Каждый раз, когда файл Blend будет открыт, теперь будет возможно перезагрузить настройки (Изображение 18).
- Прогресс симуляции можно отслеживать через окно консоли системы (Изображение 19), которое должно быть открыто в любое время. Системный монитор также может быть использован для сбора полезных данных при устранении неполадок, затем нажмите клавишу "A" на клавиатуре, чтобы выбрать всю модель.
- После этого необходимо нажать "Сборка" (Изображение 20), что автоматически запустит инструменты предобработки перед запуском симуляции.
- И, наконец, обрушившаяся модель показана на Изображении 21. Для финального рендера вы можете снова использовать последнюю версию Blender. Ниже этой статьи вы найдете демонстрацию как нашего итогового файла с обрушением в Blender 2.79, так и файла с настройками для финального рендеринга анимации в Blender 3.5.
Заключение
В данной статье базы знаний мы описали цель использования RFEM 6 и Blender с дополнением Bullet Constraints Builder для получения графического представления обрушения модели на основе реальных данных о физических свойствах. RFEM 6 служит источником геометрии и данных для симуляции. Это еще один пример того, почему важно поддерживать наши программы в формате BIM Open, чтобы добиться сотрудничества между различными программными доменами.