engineer+ (Автор тем)

Пришлось заниматься расчетами с использованием физической нелинейности в ЛИРА САПР 2016 R3 x64.

При адекватных и логичных результатах в целом есть ряд моментов, которые вызывают вопросы.

1) К содержанию окна "Характеристика сечения с трещинами" (Информация об узле или элементе -> Элемент -> Трещины) для стержневых элементов  - смотри приложенный файл "Характеристика сечения с трещинами":

- эпюра относительных деформаций по моему мнению изображена неверно (сейчас посмотрел офсайт - в презентации к ЛИРЕ 2013 изображение было правильным);

- в таблице перепутаны (по отношению к изображению) обозначения максимальных относительных деформаций, сами индексы "бн" и "бв" на мой взгляд  неинформативны;

- в таблице отсутствуют множители к приведенным величинам относительных деформаций;

- в конкретном примере ширина раскрытия трещин равна нулю при наличии остальных ненулевых параметров трещин;

- хорошо было бы дополнить информацией об относительных деформациях в уровнях расположения арматуры и значениями напряжений в арматуре (опять же в презентации к Лире 2013 были усилия в арматуре, чяднт?), сведениями об образовании пластического шарнира и характере разрушения (о характере разрушения - по бетону сж. зоны или по арматуре или об образовании пластического шарнира  косвенно можно догадаться только по форме эпюры напряжений в сжатой зоне бетона).

2) К определению параметров трещин - смотри прилагаемый файл "поворот нейтральной оси" - при определении параметров трещин в некоторых случаях нейтральную ось в сечении как будто  "разворачивает" относительно ее ожидаемого положения, что приводит к неверным результатам и проиллюстрировано в прилагаемом файле. Особенно не анализировал, но похоже каким-то образом теряется или уменьшается значение преобладающего момента?

3) К подаче информации о разрушении элементов.

Информацию о разрушении элементов можно получить из трех источников. Информация о разрушении элементов содержится  в протоколе расчета, разрушенные элементы можно выделить  кнопкой "Показать разрушенные элементы" в панели "Разрушение" на вкладке "Расширенный анализ", а при визуализации ширины раскрытия трещин и расстояния между трещинами в шкале присутствует диапазон "Разрушение".

При этом списки элементов в перечисленных трех случаям могут не совпадать. Так, например, при нажатии кнопки "Показать разрушенные элементы" , если я не ошибаюсь, выделяются только стержневые элементы, в которых разрушены все сечения, и пластины, в которых разрушение произошло в обеих направлениях.  Список разрушенных элементов из протокола расчета может быть гораздо больше и не совпадать с элементами, которые помечаются как разрушенные на шкале ширины раскрытия трещин и шкале расстояния между трещинами.

Т.е. термин "разрушение", используемый сейчас в интерфейсе Лиры, является многозначным и требует более четкого определения  для различных случаев. Так, например, можно предположить, что при визуализации ширины раскрытия трещин, в диапазон "Разрушение" попадают в т.ч. элементы с образовавшимся пластическим шарниром, при котором невозможно контролировать ширину раскрытия трещин (при этом глубина раскрытия показывается на всю высоту сечения элемента). Также хотелось бы получать информацию о характере разрушения элемента и образовании пластических шарниров (если не ошибаюсь, раньше это было, по крайней мере в расчетном процессоре).

Давно не писал на форуме, но сейчас хочется отписаться о любопытных результатах использования системы Динамика-плюс (Динамика во времени) для решения геометрически нелинейных задач, а именно расчета мачт с оттяжками на действие ветровой нагрузки с учетом пульсационной составляющей.

Рассматриваемая схема далека от традиционных и состоит из двух решетчатых стволов с отметкой верха +70,0 м с оттяжками, устанавливаемых на покрытии здания (отметка низа стволов +12,0 м), конструкции покрытия – стальные стропильные и подстропильные фермы. Стволы соединены двумя горизонтальными диафрагмами в уровнях крепления оттяжек, количество направлений оттяжек в плане – 4. Крепление оттяжек осуществляется, в том числе, в пролете подстропильных стальных ферм покрытия. С учетом значительного поперечного уклона покрытия оттяжки достаточно несимметричны, что приводит к необходимости рассматривать 5 направлений ветра – два поперечных, одно продольное и два диагональных (Y+, Y-, X+, XY+, XY-). Остается добавить, что углы крепления оттяжек к стволам достаточно острые. Схема не обсуждается, так надо))).

Сначала задача решалась в нелинейной постановке (оттяжки и ствол – КЭ310, преднатяжение – фаркопф КЭ308) одним из «традиционных» способов. Для каждого направления ветра задача линеаризовывалась - определялись усилия в оттяжках и соответствующая «мгновенная» жесткость каждой из оттяжек, решалась вспомогательная линейная задача с пульсацией, полученные инерционные силы (точнее среднеквадратика, что идет в некоторый запас) возвращались в исходную нелинейную задачу.

Далее с учетом нетрадиционной схемы стал вопрос оценки адекватности полученных результатов. Кроме этого, полученные результаты не давали однозначного представления об изменении уровня усилий в элементах при ветровой пульсации, что необходимо для выполнения расчета на выносливость.

Поэтому, отталкиваясь от статьи и вооружившись основами динами мачт отсюда,  была предпринята попытка решить задачу с использованием системы Динамика-плюс.

Теперь, собственно, о самих результатах Динамики-плюс.

В рамках конкретной схемы  с сокращением фронта импульса (и стремлении  трапецеидальной формы импульса к прямоугольной) отмечается высокая сходимость результатов по перемещениям и усилиям между обеими задачами – задачей с использованием импортированных инерционных сил и задачей с использованием Динамики-плюс – для всех направлений ветра!

Чуть меньшие значения перемещений и усилий  по результатам Динамики-плюс могут быть объяснены завышенными среднеквадратичными значениями инерционных сил, хотя для диагональных направлений ветра (где по результатам линейных задач отмечалась более существенная разница между действием инерционных сил и РСН от пульсационной составляющей) значения усилий в наиболее нагруженной оттяжке вообще совпали!

Также следует отметить, что по результатам Динамики-плюс при продолжительности фронта импульса, равному периоду собственных колебаний, как и отмечается у Савицкого, система не колеблется – после фронта импульса как бы переходит в новое равновесное состояние, а после прекращения действия импульса возвращается в исходное состояние. Это видно и по графику кинетической энергии, и по графикам перемещений и усилий, которые повторяют форму импульса (см. прилагаемые изображения). Это может служить подтверждением правильности вычисленного периода собственных колебаний в линеаризованной задаче.

Как отмечалось выше, для рассмотренной схемы сходимость результатов увеличивается с сокращением фронта импульса, поэтому можно предположить, что при реальной продолжительности фронта импульса ветровой нагрузки 1,0-1,5 сек (по Савицкому) перемещения и усилия в схеме будут менее определенных при «традиционном» способе решения с использованием инерционных сил.

Для решения использовалась ЛИРА-САПР 2016R3.

Ну и ложка дегтя. До сих пор пляшут знаки нагрузок на фрагмент, вычисленных по РСН на основании инерционных сил (по крайней мере, в рассматриваемой пространственной задаче с большим количеством форм), приходится править вручную. Но это тема для отдельного обсуждения, ранее поднималась здесь. В 2015 релизах задание температурной нагрузки на КЭ310 приводило к печальным последствиям (в результатах везде накладывалось усилие N=альфа*dT*EA), в 2016 поправили. Ну и нельзя не отметить, что в 2016 намного адекватней заработал КЭ308 (фаркопф).