[Jeka o'Tool]

Здравствуйте!
Расскажите пожалуйста как лучше всего поступать если в расчетной модели здания в некоторых узлах появляются зашкаливающие усилия?
По полю стены вроде армируются нормально, но в некоторых отдельных точках (сопряжение стен и перемычек, или балок) : бабах.... и выходит по одной грани под 1500--- см2/м
В первый раз с таким сталкиваюсь, просто как-то и не знаю что делать

[Regby]

Поиск поиск поиск по словам "моделирование стыка"

[Jeka o'Tool]

Да моделирование стыка колонны и плиты мы проходили...
Вот сингулярность в соединениях пластин (пересечение стен с проемами) заставляет задуматься об правильности конструктивной схемы.

[Neo_]

Это не сингулярность. Может я и ошибаюсь, обычно если логически посмотреть как деформируется каркас, то становится понятными эти пики, вот только почему они большие и исчезнут ли они при появлении пластичности и трещины и перераспределении усилий.

Вырезы с нескругленными краями, "тройные" пересечения плоскостей и прочие такие вещи - классические источники сингулярности. В машиностроительных программах вроде ANSYS_prep (и даже в некоторых бесплатных вроде GMSH). там где сетка наносится на "твердое тело" (к нему же привязано и все прочее, вроде нагрузок) и легко модифицируется по желанию, сингулярность легко выявить просто сгустив сетку в нужном месте одной командой (блажен кто не экспериментирует с сетками и сходимостью - он об этом и не подозревает). А что толку, с другой стороны то, ее сгущать. Напряжения и деформации равны бесконечности, хоть в линейной, хоть в нлинейной постановке. Нужно либо "скруглять" модель, либо, извините, забить на это самое место.
Если речь идет о моделировании ж/б и о площади армирования (она тоже бесконечной получается вслед за усилиями, по которым высчитывается) - предположу что данные места нужно армировать конструктивно. Что еще остается делать? Главное что тут требуется от пользователя - понимание проблемы, понимание того, что результат в данном месте - фуфло. Поэтому не стоит писать что то типа "программа такая то нам выдала такую то площадь по расчету". Это если так сгустить. А если чуть по другому - программа выдаст любую площадь. Надо просто понимать, что никакая программа ничего тут выдать не может. Как никакая программа не выдаст конечное значение функции при х=0.

[Regby]

А что в архиве? *.geo это что?

[shnn]

КЭ сетка со второго рисунка.

Сообщение от Regby А что в архиве? *.geo это что?

Это текстовый файл с командами для GMSH, открывается текстовым редактором, или загружается в GMSH (я модельку для примера набросал). Модель - параметризируемая.
Вообще в GMSH кроме CAD-функций (импорт и/или построение), очень неплохой сеточный генератор (вернее там их много - с разными алгоритмами) - в dnl есть по нему на несколько страничек обзор. Я думаю, его можно приспособить к расчету в том же SCAD (вместо Форума), по крайней мере фрагментами строить модели.
Это если кто-нибудь взялся бы написать конвертер сетки (что то вроде этого, использованного в этом примере, но учитывающий группы узлов и элементов).
Хотя, объемные элементы в SCAD-е по- моему вообще почти не пригодны к работе, а с плоскими проще создавать модель в любимом AutoCAD.

[Armin]

Patrick Henry.

Не встерчали ни где, чтобы четко было прописано про сингулярности (на какие места конкретно обращать внимание)?

Видел, в своё время (на семнаре по Старку) слайд, на котором акцентировалось внимание на местах в расчетной схеме, где присутствует данная штука (узел "стержень - пластина", углы и т.п.).

Вырезы с нескругленными краями, "тройные" пересечения плоскостей и прочие такие вещи - классические источники сингулярности.

Может есть смысл в данной теме расписать места, на которые следует обращать повышенное внимание.

[Разработчик]

Напряжения и деформации равны бесконечности, хоть в линейной, хоть в нелинейной постановке

Этой самой бесконечности они равны только в точке (например угол проема). Но кто ж точку армирует? А если отойти от нее примерно туда, где и будете класть арматуру (например перпендикулярно биссектрисе угла) то величины там окажутся вполне разумные и не будут зависеть от сгущения сетки к точке.

Armin

Видел, в своё время (на семнаре по Старку) слайд, на котором акцентировалось внимание на местах в расчетной схеме, где присутствует данная штука (узел "стержень - пластина", углы и т.п.).

А продолжали бы ходить на семинары его разработчиков - узнали бы что и как делать, чтобы сингулярности не создавали проблем

Сообщение от Armin Не встерчали ни где, чтобы четко было прописано про сингулярности (на какие места конкретно обращать внимание)? .

Кроме перечисленных это места точечной передачи (узел в узел) конечных (не зависящих от сгущения сетки) значений усилий. Это места приложения сосредоточенных сил, примыкания стержень-оболочка.
Можно сказать что:
1) на "ровном месте" конструкции сингулярности не возникают.
2) практически от любой сингулярности можно избавиться доводкой модели, превратив ее в (конечный по напряжениям) концентратор.
Например - скруглив острый угол конечным радиусом или передав сосредоточенное усилие через некоторе "передающее звено" в виде атт, или как там оно называется.
Сингулярности, как верно заметил Разработчик, практически не представляют проблем, по крайней мере в части расчета ж/б.
В соседней ветке обсуждается тема про пластические шарниры, и там как раз пытаюсь объяснить про метод предельного равновесия - в чем вообще состоит на самом деле расчет ж/б. Не нужно рассматривать никаких напряжений в бетоне, да еще и вычисленных в линейной постановке - там это понятие очень относительное (вернее - условное).
Арматура укладывается (в плите) вдоль линейного пластического шарнира. Для расчета имеет значение предельное усилие формируемое всей уложенной арматурой вдоль этого самого шарнира (т.е. на нескольких метрах плиты).
Т.е. если разобраться что и как, получается что проблемы сингулярностей в ж/б в принципе не cуществует и речь идет только о том, что инженеры должны о ней помнить и не руководствоваться формально и некритично всем, что выдает расчетная программа.
Проблема такая существует при расчете машинострительных деталей и сборок. Там на сей счет существует целая наука - механика разрушения, суть которой опять же сводится к тому что вокруг сингулярности (вершины трещины в частности) напряжений нет и аппарат, базирующийся на оценке напряжений не работает. А что есть? Есть много чего, но почти все это - те же напряжения, только осредненные в некоторой области вокруг сингулярности. Какую область брать и где и когда - вот вам кратко и есть основная задача МР.

[ETCartman]

А у меня сразу встречный вопрос: есть ли в современных строительных программах опция, позволяющая пользователю осреднять выдаваемую площадь арматуры вдоль произвольной линии (предполагаемого линейного пластического шарнира). Очевидно, что такая функция (аналогичная группам команд Path Operation в ANSYS) сняла бы сразу все вопросы "какую площадь брать"? И избавила бы разработчиков от необходимости говорить загадками и прибаутками в отношении такого рода элементарной проблемы как сингулярность (что то вроде "курица и яйцо").
Другой вопрос по поводу мпр применительно к плитам. Найдется ли заинтересованный форумчанин, знающий одновременно лисп, способный реализовать этот несложный метод в автокаде? Алгоритм очень несложный сам по себе - сводится к вычислению объемов тел и углов между плоскостями заданной схемы (в цикле) + арифметика. Может быть отдельную ветку открыть? Вот и было бы конструктивное решение задачи расчета плит без МКЭ, непосредственно по МПР.

[Разработчик]

при расчете машинострительных деталей и сборок. Там на сей счет существует целая наука - механика разрушения, суть которой опять же сводится к тому что вокруг сингулярности (вершины трещины в частности) напряжений нет и аппарат, базирующийся на оценке напряжений не работает. А что есть? Есть много чего, но почти все это - те же напряжения, только осредненные

Немножко не так. Сингулярность в вершине трещины имеет вполне определенный вид, логарифмическая особенность, если старческая память не изменяет. Она интегрируема, что позволяет построить конечные элементы с сингулярными функциями формы. Знал ребят, которые в 80-е делали такие работы, исследуя механизмы подрастания трещин, через функции интенсивности (фактически - коэффициенты при этих логарифмах). Работы умерли из-за невозможности практически определить (тут есть метрологи - они знают) то, с чем сравнивать расчетные значения.

[Volod'ka]

Сообщение от Разработчик Немножко не так. Сингулярность в вершине трещины имеет вполне определенный вид, логарифмическая особенность, если старческая память не изменяет. Она интегрируема, что позволяет построить конечные элементы с сингулярными функциями формы. Знал ребят, которые в 80-е делали такие работы, исследуя механизмы подрастания трещин, через функции интенсивности (фактически - коэффициенты при этих логарифмах). Работы умерли из-за невозможности практически определить (тут есть метрологи - они знают) то, с чем сравнивать расчетные значения.

Сингулярность, как тут уже указывалось, имеет квадратичную особенность (1/sqrt(x)). А работы по определению предельных коэфициентов интенсивности никуда (ИМХО) не умерли, есть справочные данные по ним для различных материалов. Да только использовать их особо в практике не получится. Зато из работ механики разрушения и вышеупомянутых коэфициентов можно вычленить предельную длину трещины, кторая не будет развиваться сама по себе, без прироста нагрузки. А это уже реальный критерий (например, для дефектоскопии)

[Volod'ka]

И еще по поводу бесконечных напряжений.

Сингулярность (корневая особенность в формуле для напряжений) появляется при анализе трещины в линейной упругой среде (тут и далее под трещиной можно понимать и угол с беконечно малым радиусом). Анализ поведения трещины в упруго-пластической среде показывает, что никаких сингулярностей там нет, а есть зона пластического деформирования близи края трещины (угла). Более того, показано, что энергия, необходимая для роста трещины - т.е. развития и движения пластической зоны - является определенной характеристикой материала.

Резюмирую. В рамках упругой постановки и традиционной схемы моделирования (с углами) - избавиться от сингулярности нельзя. Это не означает, что сингулярности есть в действительности - пластическая модель это ясно показывает. Поэтому - анализируем схему и самостоятельно закрываем глаза на бесконечности.

[Armin]

Попробую по проще.

Справочник проектировщика (Расчетно-теоретический). т2. ред. Уманского_1973 стр. 51

Частный случай расчета плиты с нагрузкой в виде силы, расположенной по центру данной плиты.

Нахождение коэффициентов по формулам 13.9.
Моменты, возникающие в данной плите, зависят не только от величины силы, но и от размеров площадки к которой данная сила приложена.

Видим, что один из членов в формулах, находящийся в знаменателе натурального логарифма, то бишь с (радиус круга площадки приложения силы) стремится к нулю.

Из чего делаю вывод, что натуральный логарифм стремится к бесконечности, соответственно и сами коэффициенты стремятся к бесконечности.
=> и моменты (по формулам 13.7) стремятся к бесконечности.

Правильно я понимаю, что в сопряжении стержневого конечного элемента с прямоугольными КЭ плиты (пресловутый стык колонна - перекрытие) присутствует сингулярность из-за того, что стержень (по факту при расчете) не имеет ни каких размеров кроме длины, то бишь площадь его = 0?

И одним из выходов в данной ситуации (дабы по ближе к действительности было), как вариант, будет “размазывание” данного усилия по площади с помощью жестких вставок?

[Rotfeder]

Сообщение от ETCartman А у меня сразу встречный вопрос: есть ли в современных строительных программах опция, позволяющая пользователю осреднять выдаваемую площадь арматуры вдоль произвольной линии

В MicroFe есть такая возможность - вводишь ширину полосы осреднения - получаешь арматуру.
По поводу того, чтобы сделать такую утилитку в автокаде - правильнее не осреднять уже полученную арматуру, а осреднять усилия, а потом для этих осредненных усилий считать армирование. Хотя и упрощенный вариант с осреднением арматуры вполне хорош.
На картинках пример того, как это делается в MicroFe - осредняется верхняя арматура в плите (показан участок в окрестности примыкания колонны).
Для наглядности я не использовал обычные для MicroFe средства борьбы с сингулярностями - CLPL (это метод стыковки колонны с плитой, позволяющий учесть в расчете реальные размеры элементов)

[Rotfeder]

Сообщение от Armin Правильно я понимаю, что в сопряжении стержневого конечного элемента с прямоугольными КЭ плиты (пресловутый стык колонна - перекрытие) присутствует сингулярность из-за того, что стержень (по факту при расчете) не имеет ни каких размеров кроме длины, то бишь площадь его = 0?

Правильно. А еще есть стык стены и плиты. Обычная кэ-модель не учитывает того, что у стены есть толщина и контакт моделируется по линии.

Сообщение от Armin И одним из выходов в данной ситуации (дабы по ближе к действительности было), как вариант, будет “размазывание” данного усилия по площади с помощью жестких вставок?

Да, но это полумеры. Нормальное решение вопроса - это учет в кэ-расчете не только реального размера площадки контакта (чего достигают при помощи абсолютно жестких тел), но и реальной жесткости сопряжения элементов, для чего вводятся специальные элементы, описывающие контакт - например, CLPL в MicroFE.

[Разработчик]

Это не означает, что сингулярности есть в действительности - пластическая модель это ясно показывает. Поэтому - анализируем схему и самостоятельно закрываем глаза на бесконечности.

Не могу я закрыть на нее глаза, примерно на пару сантиметров в неделю растет, зараза, на лобовом, а с закрытыми глазами далеко не уедешь

[Volod'ka]

если на лобовом - стекле, то ведь знаете, что делать - засверливать отверстия по ходу трещины... как способ прерывания путей поступления энергии в кончик трещины, и соответсвенно - ее остановки