[Андрей85]

Проектная ситуация: стальной двухэтажный каркас, на перекрытии 1-го этажа установлена гидравлическая система состоящая из насосов, маслоемкостей и главное с гидравлическим двигателем. У двигателя известна частота в Гц. Если задать нагрузку в расчетной программе как гармоническое воздействие, выбрав закон, задав круговую частоту (умножив заданную на 2пи), насколько будет это верным. Я читал, что любую периодическую нагрузку можно представить как гармоническую, но как это сделать на данный момент не уяснил. И еще какую нужно задавать амплитуду силы? Буду рад консультации. И еще есть несколько типов расчета: с учетом пусковых резонансов, на заданную частоту, в чем отличия? в том что первый учитывает увеличение усилий при совпадении частот собственных и вынужденных колебаний, а второй нет? Или что то другое?

[novinkov]

1. Есть "Инструкция по определению динамических нагрузок от машин, устанавливаемых на перекрытиях промышленных зданий", М.; 1966. В зависимости от кинематической схемы механизма там приводятся формулы для определения динамических нагрузок. Может подберете для себя что-нибудь похожее или, по крайней мере, посмотрите принцип определения самих динамических нагрузок.
2. Задание нагрузки как гармонического воздействия будет верным, если сама нагрузка есть гармоническое воздейстие )). А по описанию это не понятно.
3. Любая периодическая нагрузка может быть представлена в виде суммы гармонических нагрузок с соответствующими амплитудами и фазовыми сдвигами. Основание - разложение любой (точнее, за некоторым исключением) периодической функции в ряд Фурье ))
4. Расчет на пусковые режимы связан именно с увеличением реакции конструкции при прохождении через зоны собственных частот конструкции. В зависимости от возможных режимов пуска, пусковые режимы могут анализироваться либо так же, как стационарные, либо как переходные процессы (при невозможности сколько-нибудь длительной работе в диапазоне собственных частот)

[Андрей85]

Я вот взял расчетную схему каркаса, добавил динамическое загружение, чтобы посмотреть частоты собственных колебаний. Я схемы прикладывать не могу, каркас - 2 этажа, первый этаж - 2 пролета по 9 м (система балок), второй 1 пролет 18 метров (фермы молодечно). Высота 16 м. Суть в том, частоты колебаний меньше, чем однопролетной одноэтажной рамы пролетом 6 метров, высотой 3 м на которой я начал изучать возможности SCAD в части динамики,намного меньше причем частоты. Это правдоподобно изначально? Маленькие частоты, значит вероятен резонанс. И еще при резонансе должны резко возрастать не только амплитуды, но и усилия? Так ведь? Вот SCAD эти резко увеличенные усилия показывает? Вот на примере консольной балки увидел, что при резонансе усилия программа показывает именно резонансные - резко возросшие, во всяком случае. И еще вот если задать несколько гармонических нагрузок, то нельзя ли как то посмотреть частоты вынужденных колебаний всего здания? Вот при расчет на пульсацию кстати, как проверяется резонанс? В программе это возможно увидеть?

[Vpch1]

to Андрей85
Сравнение двух разных схем - не показатель. Не совсем понятно, какие формы Вы сравниваете по значениям частот.
В резонанс система (сооружение) может входить на разных частотах (не обязательно на маленьких).
На резонансе усилия (перемещения, напряжения) действительно растут.

Задание нескольких гармонических нагрузок возможно, с разными частотами возмущенния и разными амлитудами возмущающей силы (например, в нескольких загружениях), а дальше можно объединять их в РСУ или в комбинации и смотреть реакцию сооружения (опять же перемещения, усилия при вынужденных колебаниях).

А может выложите схему?

P.S. Вообще в СКАДе при получении значений усилий (перемещений) самый интересный вопрос - значение диссипативных характеристик! Какую величину диссипации Вы задавали в расчете?

[Андрей85]

Во первых спасибо большое за отклик. Изначально меня просто удивило, что наименьшая частота собственных колебаний у пространственной схемы меньше, чем у однопролетной рамы или консольной балки, думал, что раз большое здание, частота будет большая и до резонанса как бы далеко- вынужденные колебания первой частоты не достигнут. Видимо это совсем не так. Задавал я, в качестве прикидки пока, коэффициент неупругого сопротивления 0.025, частоту варьировал, расчет делал с учетом пусковых резонансов, массы собирал автоматически, закон син, амплитуда силы 3т, сдвиг фазы 0. Но это все для изучения темы так сказать. Далее я хотел бы поинтересоваться: вот есть оборудование с двигателем на перекрытии, задана его линейная частота, массу тоже можно в спецификации посмотреть. Но нет информации гармоническое колебание или нет. Как дальше действовать подскажите! И еще не совсем по теме. Вот если мы задаем не гармонику, а пульсацию ветра, можно ли где нибудь посмотреть частоты вынужденных колебаний - от ветра, или найти их через другие данные??

[Vpch1]

Сообщение от Андрей85 Изначально меня просто удивило, что наименьшая частота собственных колебаний у пространственной схемы меньше, чем у однопролетной рамы или консольной балки, думал, что раз большое здание, частота будет большая и до резонанса как бы далеко- вынужденные колебания первой частоты не достигнут. Видимо это совсем не так. Задавал я, в качестве прикидки пока, коэффициент неупругого сопротивления 0.025, частоту варьировал, расчет делал с учетом пусковых резонансов, массы собирал автоматически, закон син, амплитуда силы 3т, сдвиг фазы 0. Но это все для изучения темы так сказать. Далее я хотел бы поинтересоваться: вот есть оборудование с двигателем на перекрытии, задана его линейная частота, массу тоже можно в спецификации посмотреть. Но нет информации гармоническое колебание или нет. Как дальше действовать подскажите! И еще не совсем по теме. Вот если мы задаем не гармонику, а пульсацию ветра, можно ли где нибудь посмотреть частоты вынужденных колебаний - от ветра, или найти их через другие данные??

Как Вы уже увидели по результатам расчетов, пространственная схема действительно дает более интересный результат - и особенно в динамике. Появляются новые формы колебаний, уплотняется спектр частот и т.д.

Коэф. неупругого сопротивления 0.025 - это для сварных МК. Если же идут болтовые соединения, да еще есть коррозия - то этот коэф. на практике существенно повышается. Но задание величины 0.025 - это верно, "в запас" идет повышение динамических перемещений, усилий и, соответственно, напряжений.

Насчет работы двигателя на перекрытии. За редким исключением, ни один процесс не является чисто гармоническим, тем более работа двигателя. Но в расчете мы вынуждены вносить допущения - в данном случае признаем процесс гармоническим (вынужденные колебания на рабочей частоте по зокону синуса, со смещением фазы 0). Так что Вы были правы, считая именно так.
Другое дело, если Вы хотите учесть разбалансировку двигателя, нарушение виброизоляции и др. процессы, которые уводят колебания от гармонического характера. Тогда необходимо выполнять натурные динамические испытания, фиксировать амплитуды колебаний (перемещения, скорости, ускорения), либо напряжения в конструкциях.

При задании пульсации частоты вынужденных колебаний посмотреть нельзя - поскольку ветер (пульсация) задается условно динамической нагрузой (посмотрите СНиП "Нагрузки и воздействия"). При расчете на пульсацию можно смотреть только собственные частоты (то количество форм, которые Вы задаете), а также перемещения сооружения от ветра и усилия в элементах от ветра.

P.S. Есть сомнение насчет попадания конструкций в резонанс. Если вынужденные колбания вызывает работа двигателя, то это частота 20-30Гц. Очень сомнительно, чтобы собственные частоты конструкций находятся где-то рядом с этой цифрой. Ну и плюс оборудование с вращающимися частями должно быть снабжено виброизоляторами (которые снижают дин. нагрузку раз в 5-10). Или я не совсем понял - нагрузку создает не двигатель, а какое-то оборудование?

[Андрей85]

Знаете, там стоят насосы с двигателями (гидравлическими) и еще дробилка (полиэтиленовую крошку судя по всему делает) - она тоже колебания создает. Вы считаете, что 20-30 Гц это нереально большая частота собственных колебаний здания? А высшие частоты собственных колебаний? Они же могут достигать такой величины?? И где то я слышал, что все таки надо только первые частоты отслеживать? Это так?
Еще вопрос про ветер, если можно, вот в литературе пишут, что например дымовые трубы работают в условиях резонанса и с этим ничего не поделаешь, а я вот на примере простых схем увидел, что при к=0.025 усилия при резонансе до сорока раз могут увеличиваться, (насколько я понял это как раз 1/0.025=40, поэтому во столько раз увелич.? правильно?), и вот почему эти трубы не падают? Потому что кратковременное совпадение частот??
А еще про виброизоляторы, они снижают частоту воздействий?

[Vpch1]

Сообщение от Андрей85 Знаете, там стоят насосы с двигателями (гидравлическими) и еще дробилка (полиэтиленовую крошку судя по всему делает) - она тоже колебания создает. Вы считаете, что 20-30 Гц это нереально большая частота собственных колебаний здания? А высшие частоты собственных колебаний? Они же могут достигать такой величины?? И где то я слышал, что все таки надо только первые частоты отслеживать? Это так? Еще вопрос про ветер, если можно, вот в литературе пишут, что например дымовые трубы работают в условиях резонанса и с этим ничего не поделаешь, а я вот на примере простых схем увидел, что при к=0.025 усилия при резонансе до сорока раз могут увеличиваться, (насколько я понял это как раз 1/0.025=40, поэтому во столько раз увелич.? правильно?), и вот почему эти трубы не падают? Потому что кратковременное совпадение частот?? А еще про виброизоляторы, они снижают частоту воздействий?

Работа насосов с дробилкой - вряд ли режим возмущения будет гармонический. Скорее всего - периодический ряд испульсов (нужно изучать паспорта оборудования, либо все-таки проводить натурные измерения вибраций).

20-30 Гц для собственных частот колебаний каркаса - все-таки многовато. Это число соответствует, скорей всего, 4-й или 5-й форме в спектре. То есть резонанс на этой частоте очень даже возможен, но амплитуды колебаний (а, соответственно, усилия и напряжения) будут мизерными.
Есть масса рекомендаций (но не обязательных условий), что анализировать нужно только низшие частоты. Для простых систем (балка, рама, ферма) это, в принципе, и срабатывает. Но как только появляется многопролетная (многоэтажная) конструкция, либо сооружение с неравномерным распределением масс или жесткостей - тут инженер должен думать сам. Крайне сложно сказать что-либо, не видя схемы и исходников.

Ветровой резонанс.
Проверка на попадание сооружения в резонанс при критической скорости ветра выполняется очень просто. Методика есть в СНиП "Нагрузки и воздействия" 1976г. (в украинском ДБН сейчас этого нет, СНиП РФ я невнимательно смотрел).
При попадании высотного сооружения в резонанс выполняют спрециальные защитные мероприятия, которые не позволяют существенно увеличиваться амплитудам колебаний. Мероприятия описаны в любом справочнике по защите от вибрации.
А в чем проблема то? Могу точно сказать, что поперечную раму каркасного здания на ветровой резонанс проверять не стоит.

Увеличение усилий на резонансе - стандартный процесс. Непонятно, откуда взято "... в 40 раз" (по сравнению с чем?). Но 1/0.025 - это не совсем правильный метод анализа. В теории при отсутствии трения амплитуды (и усилия) на резонансе уходят в бесконечность. Дальше, чтобы получить четкий ответ, нужно строить АЧХ (амплитудно-частотную характеристику). В формулу входит и трение, но зависимость не обязательно будет линейная.

И хотел Вам посоветовать - посмотрите книгу Пановко Я.Г. "Введение в теорию механических колебаний" (на dnl вроде как была). Там очень понятно разложено "по полочкам" описание процессов колебаний различных систем, даны определения, понятие и термины динамики (просто у Вас в этом плане есть некоторые неточности).

[Андрей85]

Спасибо, я вот сейчас читаю Сорокина "Динамический расчет несущих конструкций здания". В 40 раз, это я взял коэф. неупругого сопротивления материала, и при резонансе получил увеличение изгибающего момента в балке консоле по сравнению со статикой в 40 раз. Но это не догма в общем конечно, читаю, понимаю это, для моментов один коэф. увеличения, для перемещений другой, так что согласен полностью.