[Cfytrr]

Siemens PLM Femap with NX Nastran "Real FEA made easy"




Тема посвящается вопросам, возникающим при работе в среде программного комплекса Femap

Примеры выполнения некоторых расчетов можно посмотреть:
на домашней страничке

на сайте www.iberisa.com http://iberisa.wordpress.com,
Форум (англ.)
Линейный анализ; Нелинейный анализ
Форум на домашней страничке

[Cfytrr]

Serg_1991,

Компоненты напряженного состояния (X Normal Stress и Y Normal Stress ) отсчитываются от оси Y пластины. Направление оси Y в пластинах можно посмотреть

Как видим, пластины ориентированы по-разному.
Лично мне, привычным является постулат о том, что нормальными напряжениями по оси Х называются напряжения вдоль продольной оси конструкции в данном случае глобальной оси Z
После расчета при отображении компоненты X Normal Stress отобразится напряжение ортогональное оси Y пластины. То есть в пластинах у которых оси Y сонаправлены с глобальной Z мы никаких напряжений не видим.

Для исправления этого упущения мы должны переориентировать наши пластины, таким образом, что б у них всех ось Y была ортогональна глобальной Z. Для этого:
Modify-Update Elements-Reverse Normal/Orient First Edge-<выбрать все>-Align First Edge to Vektor-<глобальная Z>
Пересчитываем, получаем:

selega ...картинки отличаются только "гладкостью" цветовых переходов. Вероятно у Вас, Serg, выставлена более глубокая палитра - по всей видимости 256 цветов. У Cfytrr, полагаю, шкала по умолчанию - 16 или 32 цвета (не помню уже).

На больших моделях "непрерывная, гладкая" тонировка тормозит нещадно, да и изополя лучше видны в "уровневой" тонировке поэтому лучше всегда использовать ее

[selega]

Сообщение от Cfytrr На больших моделях "непрерывная, гладкая" тонировка тормозит нещадно

К сожалению, да. Несмотря на всю достоинства FEMAP, современные игровые технологии рендеринга, судя по всему, тут не задйествованы

[Serg_1991]

Cfytrr, selega, Еще раз позвольте поблагодарить за помощь!
Беру время для того что бы переварить сказанное.
С уважением
Serg

[selega]

Cfytrr, у меня к Вам вопрос - как относительно просто задать в трехмерной модели поворот грани на заданный угол?
Это в свете детального анализа части конструкции, скажем, какого-либо узла. В строительной практике каркас здания рассчитывают главным образом на основе оболочечно-стержневых моделей. Но иногда возникает необходимость исследовать, например, напряженно-деформированное состояние стыка колонн с плитой перекрытия. В этом случае используют довольно распространенный прием - вырезают область вокруг стыка, а по границе отреза накладывают граничные условия в виде сил и перемещений из глобальной модели.
В трехмерной модели ее узлы имеют по три степени свободы. К тому же узлы не всегда лежат в одном уровне относительно координатных осей. И задавать вручную индивидуальные линейные перемещения каждому узлу, чтобы таким образом симулировать поворот грани, сизифов труд.
Вот в связи с этим и мой вопрос - как реализовать указанное в самом начале условие?
Чтобы было понятнее - в приложенной файле моя тестовая модель. Куб жестко закреплен по нижней грани, а верхняя грань получает поворот на 0,01 рад относительно всех коррдинатных осей. Повороты приложены к верхней грани куба как Enforced Rotation. Пытался рассчитывать без связей по нагруженной поверхности, с ограничением только поворотов, поворотов и линейных перемещений - результат нулевой - модель по итогам расчета не имеет перемещений. В чем моя ошибка, подскажите, пожалуйста

[Cfytrr]

Сообщение от selega Повороты приложены к верхней грани куба как Enforced Rotation. Пытался рассчитывать без связей по нагруженной поверхности, с ограничением только поворотов, поворотов и линейных перемещений - результат нулевой - модель по итогам расчета не имеет перемещений.

Так как задание нагрузки по геометрии сделано всего лишь для облегчение жизни пользователя (машина потом все одно переводит ее в нагрузки по узлам) мне думается, что при таком нагружении поверхности каждый узел на "поворачиваемой" грани пытается повернуться не вокруг ц.т. грани а вокруг своего собственного центра. А если вспомнить, что у солидов вообще нет передачи изгибающих моментов по узлам то все эти узлы просто игнорируют эту нагрузку (если куб замоделить пластинками то грань таки попытается повернуться, но отнюдь не как единое целое.)
Так что, повернуть грань целиком на заданный угол можно только с помощью rigit с приложением к независимому узлу соответствующих поворотов и закреплений.


Кстати, а что мешает погрузить узел в солидах в саму балочную модель всего здания, и прикрепить солиды к балкам теми же жесткими вставками, тогда не надо думать о том какие силы и углы поворота к этому узлу прикладывать?

Тут на форуме столько копий поломано в спорах о том какой узел считать шарнирным а какой жестким, что имеет смысл их напрямую засовывать в модель, чтоб они там сами определялись со своей жесткостью

[selega]

Сообщение от Cfytrr у солидов вообще нет передачи изгибающих моментов по узлам то все эти узлы просто игнорируют эту нагрузку

Вот это я и пытаюсь обойти.

повернуть грань целиком на заданный угол можно только с помощью rigit с приложением к независимому узлу соответствующих поворотов и закреплений

Наверное, как вариант. Буду детальнее изучать эту возможность.

Сообщение от Cfytrr погрузить узел в солидах в саму балочную модель всего здания, и прикрепить солиды к балкам теми же жесткими вставками, тогда не надо думать о том какие силы и углы поворота к этому узлу прикладывать

Не, тут немного иная цель преследуется. Таким спосбом я получу только обощенные усилия в условной узловой точке на пересечении осей колонн и срединной плоскости перекрытия. А мне нужно посмотреть объемное напряженно-деформированное состояние бетона плиты перекрытия под пятой колонны, потому что они могут быть изготовлены из бетона различной прочности. Бывают и другие похожие задачи из области сопротивления материалов применительно к теории железобетона.

За помощь - спасибо!

[Cfytrr]

Сообщение от selega А мне нужно посмотреть объемное напряженно-деформированное состояние бетона плиты перекрытия под пятой колонны, потому что они могут быть изготовлены из бетона различной прочности.

Ну так и бетон этот и пяту колонны и метр самой колонны в солидах прямо в модель и засунуть?

[selega]

Сообщение от Cfytrr Ну так и бетон этот и пяту колонны и метр самой колонны в солидах прямо в модель и засунуть?

В принципе можно, но тогда придется в FEMAP рассчитывать все здание. Нюанс в том, что современные САПР'овские программы типа Лиры, Stark и др., имеют в своем арсенале опции, значительно ускоряющие создание модели для линейно-упругого расчета, который допускается нормами проектирования. Анализ узла я бы уже выполнял с учетом нелинейности бетона, возможно и арматуры - иначе какой смысл.
Если внедриь один такой узел с оболочечно-стержневую систему, то изменится распределение жесткостей и произойдет "ненужное" перераспределение усилий в модели. Метод вырезания узлов (не путать с одноименным методом строительной механики применительно к стержневым системам) дл последующего анализа достаточно часто применяют в строительной практике, он описан и в соответствующей литературе.

[Cfytrr]

Сообщение от selega Если внедриь один такой узел с оболочечно-стержневую систему, то изменится распределение жесткостей и произойдет "ненужное" перераспределение усилий в модели.

А вот это как раз и есть критерий правильности построения стержневой модели , если после внедрения "реального" узла в модель в ней произошло перераспределение усилий, значит, до этого в модели была неправильно учтена жесткость узлов.

[selega]

Сообщение от Cfytrr А вот это как раз и есть критерий правильности построения стержневой модели , если после внедрения "реального" узла в модель в ней произошло перераспределение усилий, значит, до этого в модели была неправильно учтена жесткость узлов.

Представьте себе каркас 20-этажного здания, у которого в плане на каждом этаже около полусотни колонн. Всего тысяча таких узлов. И один узел Вы моделируете совершенно иным образом. Не говоря уже о том, что это противоречит всем писаным и неписаным законам конечно-элементного моделирования, Вы заведомо вносите искажение в расчетную схему. Какой же тут критерий правильности?
В основе проектирования строительных объектов в отличие, например, от машиностроения лежит полувероятностный подход, основанный на заданной обеспеченности прочностных характеристик материалов и значений внешних воздействий. Задача расчета многоэтажного здания - весьма многофакторная. При этом заранее неизвестны ни последовательность возведения (понятно, что 2-й этаж будут возводить, когда смонтируют первый, речь несколько о другом), на очередность приложения нагрузок на этажах и в пределах этажа, ни некоторые другие моменты строительного цикла. Поэтому расчет ведут с учетом коэффициентов сочетаний нагрузок (еще одна сторона полувероятностного подхоа) на действие наиболее невыгодных сочетаний.
По указанным выше причинам выполнять нелинейный расчет не имеет смысла, поскольку он не допускает применение принципа суперпозиции. Такие подходы, да и то в качестве альтерантивы, применяют только при расчете зданий на прогрессирующее обрушение, когда изначально задается искючаемый из работы элемент, а система получает большие перемщения, невозможные при нормальной эксплуатации.
Линейно-упругий расчет, безусловно, вносит определенную погрешность в результаты расчета. Но среднестатистичесий остов здания - система многократно статически неопределимая, обадающая высокой способностью и относительно малой чувствительностью к перераспределению усилий. Поэтому, если конструкции запроектированы правильно на оснвоании полученных усилий, даже с учетом возможного перераспределения в реальных условиях, надежность здания не снижается. Это неоднократно проверено на отдельных фрагментах каркасов, которые испытывали до разрушения.
Поэтому затронутый мной вопрос остается актуальным. Причем даже в тех САПР'овских пакетах, в которых относительно неплохо реализованы объемные КЭ, эта проблема в должной степени, облегчающей работу инженера, увы, не решена. Значит, есть поле деятельности

[Cfytrr]

selega,
Про особенности расчета каркасов зданий Вам видней, так как я весьма далек от ПГС, но что запрещает в одной схеме использовать балки пластины и солиды в произвольном сочетании?

[selega]

Сообщение от Cfytrr selega, что запрещает в одной схеме использовать балки пластины и солиды в произвольном сочетании?

В общем случае ничего. Чуть выше мы обсуждали этот вопрос. Нюанс в том, что для исключения ненужных неопределенностей все узлы придется моделировать именно таким образом с учетом свойств узлов плоских и объемных КЭ. Достаточно сложно и не всегда оправданно еще и из-за того, что заранее неизвестно, надо будет анализировать или нет тот или иной узел. По мере накопления опыта появляется определенная интуиция, но пока что это начало пути.

[Cfytrr]

selega,
По быстрому слепил схемку.

Красные и голубые - балочные элементы
Желтые -солиды
зеленые-пластинки
Все они моделируют одно и то же сечение.



В результате расчета получили перемещение верха в чисто балочной схеме 0.198 в комбинированной 0.206, разница 4%. Если чуть поиграться с длиной жестких вставок, то можно получить еще большее схождение.

В итоге проверили что наши балки с жесткими вставками корректно моделируют реальный узел, и если мы заменим такой "балочный" узел в большой задаче на "пластинчатый" то с большой долей вероятности получим в нем достоверную картину напряжений

[selega]

Сообщение от Cfytrr [b] По быстрому слепил схемку.

Спасибо за участие! Идею я понял. Хотя имел в виду более сложную модель, в которой колонны моделируют стержнями, а перекрытия - оболочечными элементами и стержнями. Причем в ряде случаев модель перекрытия включает и оболочки, и стержни. Кроме того, есть специфика в части ортотропии оболочек перекрытий, стержневых элементов, моделирующих ригели перекрытий, а также сопряжения плит перекрытий с ригелями. Модель 25-этажного дома включала более 280 тысяч узлов. Немногим меньше было и элементов.
Все больше склоняюсь к мнению, что проще моделировать нужный узел отдельно объемными КЭ, используя в FEMAP rigid-элементы.

[ьфлы]

Добрый вечер.
подскажите плиз, - какие единицы измерений используются программой, и можно ли их выбирать...?
PS извините за делитанский вопрос.

[Cfytrr]

ьфлы,
Единицы задаются пользователем.
Если размеры модели вводите в аршинах, а нагрузку в фунтах, то моменты получите в фунтах*аршин,а напряжения в в фунтах/квадратный аршин и т.д.

[ьфлы]

скажите, где это задается?
PS зашел "tools-convert units" - и ничего не вижу)
рисую в метрах, сила в ньютонах значит давление в паскалях, - вроде так)

[selega]

Сообщение от ьфлы скажите, где это задается? PS зашел "tools-convert units" - и ничего не вижу)

Вообще-то это нигде не задается, Вы сами должны помнить, в какой системе единиц работаете - СИ, СГС, МКС, МКГСС и т.д. и т.п. Единственное требование - все единицы должны быть взаимосвязаны, иначе можно получить абсурдные результаты.
ьфлы, Вы бы почитали литературу по теме. В интернете можно найти монографии Рудакова и Шимковича по FEMAP и NASTRAN. А то замучитесь вопросы задавать

[ьфлы]

спасибо)

[aub]

Подскажите, пожалуйста, в femap можно задать ударную нагрузку?