Введение
Аварийные ситуации могут создавать сложные условия работы для сотрудников городской поисково-спасательной службы (USaR). Важной целью является значительное сокращение времени, связанного с фазой USaR, путем предоставления широких разрешений по оценке ситуации для улучшенного обнаружения и локализации заблокированных жертв, с использованием инструментов моделирования для прогнозирования структурных отказов, а также всестороннего механизма поддержки решений, который включает в себя операционные процедуры и ресурсы соответствующих участников.
Используя подход Extreme Loading for Structures (ELS), структурные инженеры могут правильно моделировать, анализировать и визуализировать прогрессивный обвал, вызванный экстремальными нагрузочными ситуациями, такими как сейсмическая нагрузка, сильные ветра, взрывные нагрузки, динамические нагрузки и ударные нагрузки. Инженеры также могут оценить уязвимость структуры к прогрессивному обвалу, моделируя отказ различных компонентов и определяя, будет ли результатом частичное или полное обрушение. Модель может быть значительно улучшена добавлением таких деталей, как армирование, стальные секции и детали преднапряжения, которые обычно предполагаются или игнорируются. Влияние коррозии со временем может быть реализовано с использованием автоматических трещин, пластических шарниров и механизмов отказа.
Нагрузки, которые могут быть применены, практически неограниченные и могут быть упорядочены в многофакторный подход с поэтапной нагрузкой для моделирования повторяющихся событий или цепи событий, таких как землетрясения, пожар, взрыв, воздействие, цунами, сильный ветер и постепенное обрушение. ELS может предоставить точное моделирование и анализ предлагаемых планов сноса с использованием взрывчатых веществ, шара для разрушения, силы толчка или тяги или ручного демонтажа.
Новый метод анализа, называемый методом прикладных элементов (AEM), объединяет элементы метода дискретных элементов (DEM) и метода конечных элементов. Проще говоря, AEM способен автоматически моделировать от отделения элементов до обрушения и прогнозирования обломков. В отличие от этого, FEM может быть точным до отделения элементов, а DEM может использоваться, когда элементы отделены. За более чем два десятилетия непрерывных исследований и разработок, AEM был показан как единственная методология, которая может отслеживать поведение структуры при обрушении через все стадии загрузки, включая упругость, инициирование и распространение трещин в материалах с низкой сопротивляемостью на растяжение, текучесть армирования, отделение элементов, столкновение элементов (контакт) и столкновение с землей и близлежащими структурами [1].
Цель использования RFEM 6 и Blender с дополнительным модулем Bullet Constraints Builder состоит в получении графического представления обрушения модели на основе реальных данных о физических свойствах. RFEM 6 служит источником геометрии и данных для моделирования. Это еще один пример того, почему важно поддерживать наши программы как BIM Open, чтобы достичь сотрудничества между программными областями.
Реализация
Шаг 1: Моделирование RFEM
Здесь в качестве исследования случая для моделирования обрушения рассматривается доступная модель RFEM 6 ( 3D конструкция стального силоса ). В текущем разделе необходимо определить геометрию структуры, свойства материалов и граничные условия (структурные опоры), которые показаны на Изображении 1.
На следующем этапе необходимо экспортировать формат IFC из RFEM и импортировать 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 по "группам" и их разделение по типам — балки, плиты, фундаменты и так далее. Для этих групп можно добавить свойства в таблицу и список групп элементов (Изображение 7). Для установки параметров для отдельных групп можно использовать предустановленные значения для основных типов материалов в таблице, таких как для железобетонных и стальных конструкций (Изображение 8).
- Чтобы настроить группы, важно, чтобы группы в таблице были названы так же, как группы, созданные в модели Blender (Изображение 9).
- Здесь информация для настроек балок показана на Изображении 10.
- Информация о поверхности показана на Изображении 11.
- Предполагаемое граничное условие (поддержка) и информация о фундаменте показаны на Изображении 12.
- Здесь информация о круглой части показана на Изображении 13.
- Также информация о общих настройках иллюстрирована на Изображении 14.
- Загрузите Схема изменения времени землетрясения и представьте в BCB Blender 2.79, как показано на Изображении 15.
- Значение Минимального предела размера определено как 1.50 в дискретном разделе (Изображение 16).
- Чтобы убедиться, что Инструменты Предварительной обработки включены в автоматический режим, убедитесь, что поле, отмеченное "Выполнять в Автоматическом Режиме" в заголовке Инструментов Предварительной обработки, отмечено галочкой. Это сделает Инструменты Предварительной обработки частью автоматического режима (Изображение 17).
- Рекомендуется сохранить конфигурацию элемента перед переходом с этого этапа, как показано на Изображении 8. Каждый раз, когда файл Blend открывается, теперь будет возможно перезагрузить настройки (Изображение 18).
- Прогресс моделирования можно отслеживать через окно системной консоли (Изображение 19), которое всегда должно оставаться открытым. Системный монитор также может быть использован для сбора полезных данных при устранении неполадок, затем нажмите клавишу "A" на клавиатуре, чтобы выбрать полную модель.
- После этого нужно нажать Build (Изображение 20), который автоматически запустит инструменты предварительной обработки перед запуском моделирования.
- И наконец, обрушенная модель показана на Изображении 21. Для окончательного рендера вы можете снова использовать последнюю версию Blender. Ниже этой статьи вы найдете демонстрацию как нашего окончательного файла с обрушением в Blender 2.79, так и файла с настройками для окончательного рендеринга анимации в Blender 3.5.
Заключение
В текущей статье базы знаний мы описали цель использования RFEM 6 и Blender с дополнительным модулем Bullet Constraints Builder для получения графического представления обрушения модели на основе реальных данных о физических свойствах. RFEM 6 служит источником геометрии и данных для моделирования. Это еще один пример того, почему важно поддерживать наши программы как BIM Open, чтобы достичь сотрудничества между программными областями.