Розрахункові можливості

• При побудові графіків спектру відгуку із використанням модуля 27 було скориговано підхід до визначення остаточних прискорень з урахуванням усіх форм коливань, на основі якого формується спектр.

  Тепер спектр будується на основі графіка зміни псевдоприскорень (поверхової акселерограми), де прискорення в кожен момент часу визначається наступним чином:

  aj(t) = Σφjk * qk(t) * ωk²,

  де aj(t) – прискорення за j-ою ступенню вільності в момент часу t,
  φjk – ордината j-ої ступені вільності за k-ою формою,
  qk(t) – узагальнена координата за k-ою формою коливань у момент часу t,
  ωk – кругова частота за k-ою формою коливань.

  Цей підхід дає результат, подібний до того, який отримується при прямому інтегруванні рівнянь руху в геометричних координатах.

• У новій версії модуля динаміки 37 (ДБН В.1.1-12:2006, Додаток В) з’явилася можливість використовувати у розрахунках довільний графік спектру відгуку.

  Модуль динаміки 37 надає можливість враховувати нерівномірність поля коливань ґрунту при розрахунках сейсмічних впливів. Така модель розрахунку сейсмічного впливу дозволяє враховувати особливості просторової роботи споруд із нерегулярним плануванням за схемою поширення сейсмічної хвилі.

  Ця модель передбачає, що план споруди вписаний у прямокутну область довжиною L та шириною B. При цьому поширювана сейсмічна хвиля рухається вздовж довгої сторони, викликаючи поступальні, обертальні та згинальні коливання споруди.

  Вплив сейсмічної хвилі на величини інерційних сейсмічних сил враховується за допомогою ординат поля коливань ґрунту fk1, fk2, fk3, які вводяться у формулу для коефіцієнта розподілу ηki.

• У модулі 38 (СНиП II-7-81 з изм. 01.01.2000 з урахуванням кручення) додано можливість використовувати у розрахунку довільний графік спектру відгуку. Інтегральна розрахункова модель сейсмічного впливу враховує рух масиву ґрунту під спорудою як єдиного цілого. Цей рух визначається вектором прискорення поступального руху і вектором кутового прискорення обертання.

  Припускається, що ці вектори є випадковими як у часі, так і в просторі, і визначаються відповідними параметрами. Якщо задані косинуси для вектора поступального впливу, то напрямок вектора кутового прискорення обчислюється автоматично як ортогональний до вектора поступального впливу. Коефіцієнт розподілу при розрахунку дозволяє отримати інерційні сейсмічні сили не лише для поступальних, але й для крутильних форм коливань.

• Модернізовано алгоритм автоматичного вибору кроку для геометрично нелінійних задач.

• Для побудови графіків відповід-спектру додано можливість налаштування формату виведення значень на осі абсцис у вигляді частоти коливань або періоду.

• У результатах розрахунку в меню “Сукупність навантажень” додано функціонал визначення сумарних зсувних сил та перекидаючого моменту від динамічних навантажень (сейсміки та пульсації) з метою розрахунку на зсув та перекидання. Підсумовування виконується тим самим методом (SSRS, CQC, 10%), який обрано у параметрах цього динамічного впливу. За результатами підсумовування можна отримати деталізований звіт (для цілей верифікації та/або оформлення звіту).

На додаток до існуючих комбінацій, що генеруються за допомогою РСЗ і РСН, реалізовано новий алгоритм визначення сполучень окремих завантажень, які можуть бути вирішальними (найнебезпечнішими) для кожного елементу, що перевіряється, і кожного вузла розрахункової моделі. Новий метод поєднує в собі всі переваги попередніх методик, і додає нові можливості: робота з великою кількістю сполучень (більше 1000 комбінацій), користувацькі налаштування видів та підвидів завантажень, користувацькі формули сполучень, формульне представлення логічних зв'язків, матричне подання взаємовиключних завантажень та багато іншого.

У задачах динаміки в часі реалізовано новий вид рівномірнорозподіленого навантаження на стержні та пластини. Доступні наступні закони зміни: кусково-лінійне навантаження з довільним або рівномірним кроком, а також синусоїдальне навантаження.

Додано можливість задання кількох динамік у часі з різними параметрами в рамках однієї розрахункової моделі.

Реалізовано новий тип жорсткості для пластин - користувацька матриця пружності.

Для спектрального методу розрахунку на сейсмічні впливи реалізовано обчислення коефіцієнтів дисипації форм через матрицю демпфування.

Реалізовано можливість керувати значенням мінімального відсотка вкладу в модальні маси для врахування власних форм коливань у динамічній реакції сейсмічних впливів.

При виконанні розрахунку з контролем параметрів додано опцію, яка дозволяє виключити з розрахунку параметри організації крокового процесу для розв'язання нелінійних задач, задач монтажу-демонтажу споруди, прогресуючого руйнування, задач інженерної нелінійності 1 і 2. Дана опція може використовуватися для проведення попередніх експрес розрахунків і не вимагає видалення даних при нелінійних історіях/монтажі. При встановленні прапорця розрахунок проводиться за заданими завантаженнями як розрахунок звичайної задачі.

Модифіковано діалог Розрахунок із контролем параметрів, що пов'язано з виключенням розрахункового процесу попередніх версій.

Для розрахунків на динамічні впливи при зміщенні вузлових мас реалізована можливість вказувати маси яких напрямків необхідно зміщувати.

Реалізовано можливість врахування коефіцієнтів Релея для розрахунку на сейсмічні впливи методом розкладання за власними формами коливань.

Для розрахунку коефіцієнтів пружної основи С1/С2 та розрахунку жорсткостей паль реалізовано можливість виключення з ітерацій завантажень, які не беруть участі в уточненні активного тиску на ґрунт Pz.

Додано можливість визначення зусиль у стержневих аналогах (СА) для завантажень «за формулою» (завантажень створених як комбінації результатів розрахунку довільного набору інших завантажень).

Реалізовано алгоритм для перерахунку вихідної акселерограми на задану позначку, відмінну від рівня вимірів при випробуваннях.

Реалізовано опціональний спосіб прикладання горизонтального та вертикального прискорень у розрахунках на сейсмічні впливи. У багатьох сейсмічних нормах є розподіл на горизонтальне та вертикальне прискорення. Раніше в одній і тій самій складовій однієї й тієї самої сейсміки на горизонтальні ступені свободи вузлів прикладалося горизонтальне прискорення, а на вертикальні ступені свободи - вертикальне. Тепер за опцією, якщо це горизонтальний вплив, то на всі ступені свободи вузлів прикладається горизонтальне прискорення, а якщо це вертикальний вплив, то вертикальне прискорення.

• Актуалізовано модуль динаміки (32) у відповідності до вимог “СНРА 20.04-2020. Будівельні норми Республіки Вірменія Сейсмостійке будівництво. Норми проектування”.

• Для об'ємних ітераційних КЕ додано інформацію про НДС перерізу, яка дозволяє аналізувати стан основного та армуючого матеріалів.

• Для нелінійних пружних в'язів (КЕ 295, 296) реалізовано обчислення остаточних жорсткостей.

• Для задач з розрахунком на динаміку у часі додано можливість відображення у глобальній або місцевій системі координат мозаїк прискорень та швидкостей для всіх вузлів схеми. Також доступний перегляд анімації зміни прискорень та швидкостей у часі.

• Для задач з розрахунком на динаміку в часі на основі обчислених прискорень для вузла схеми, що розглядається, реалізовано побудову графіка спектра відгуку за напрямками X, Y, Z, UX, UY, UZ.

• Додано опцію, яка дозволяє при розгляді вузла із заданою акселерограмою за вибраним напрямком при побудові графіка прискорення та спектра відгуку підсумувати заданий графік і графік, отриманий за результатами розрахунку.

• Додано опцію вибору способу відображення мозаїк, що представляє початкові, кінцеві та відносні значення нелінійних жорсткостей пластин і стержнів обчислених в результаті розрахунку системи Інженерна нелінійність 1 (ітераційний метод розрахунку на визначальне навантаження) та фізично нелінійного розрахунку моделюючого процес зведення (Монтаж, Інженерна нелінійність 2 (кроковий метод розрахунку на визначальне навантаження), Прогресуюче обвалення). А для одновузлових і двовузлових скінченних елементів, що моделюють пружні в'язі з урахуванням граничного зусилля (КЕ 251, 252, 255, 256, 261, 262, 265, 266) і нелінійні пружні в'язі (КЕ 295, 296) додано мозаїки обчислених остаточних жорсткостей.

• Для фізично нелінійних задач із використанням об'ємних ітераційних елементів реалізовано інструмент для перегляду, дослідження та документування обчислених параметрів напружено-деформованого стану. У вікні Стан перерізу представлені наступні результати розрахунку для вибраного об'ємного ітераційного елемента в режимі отримання інформації:

  • мозаїка нормальних напружень в основному/ армуючому матеріалі об'ємного елементу;
  • мозаїка відносних деформацій в основному/ армуючому матеріалі об'ємного елементу;
  • мозаїка дотичних напружень τxy/ τxz/ τyz в основному матеріалі об'ємного елементу;
  • мозаїка відносних деформацій γxy/ γxz/ γyz в основному матеріалі об'ємного елементу.

• Реалізовано нові режими мозаїк для виконання аналізу опору ґрунту:

  • Мозаїка опору ґрунту Rz (погонна) (Н/м);
  • Мозаїка опору ґрунту Ry (погонна) (Н/м);
  • Мозаїка опору ґрунту Rz/Bc (Н/м^2);
  • Мозаїка опору ґрунту Ry/Hc (Н/м^2).

  Примітка

  Вс - ширину осадової лунки, розмір, паралельний осі Y1 стержня (м);
  Нс - шириною осадової лунки, розмір, паралельний осі Z1 стержня (м).

Реалізовано можливість розрахунку навантаження на фрагмент (реакцій) та навантажень для розрахунку продавлювання, сформованих для завантажень “за формулою”.

• Реалізовано альтернативне правило знаків деформацій для КЕ 55, 255, 265 та 295. Сенс нового правила полягає в тому, що якщо вузли переміщуються вздовж якоїсь осі місцевої системи координат елемента назустріч один одному (стиснення), то деформація вздовж цієї осі має знак «-», а якщо вузли переміщуються один від одного (розтягування), то деформація має знак «+». Якщо проекції вузлів на цю вісь збігаються, то знак деформації залежатиме від порядку перерахування вузлів при заданні елемента, тобто як і визначався раніше.

Примітка:

Раніше деформації обчислювалися як різниця переміщень 2-го та 1-го вузла. Тобто знак деформації залежав від порядку перерахування вузлів при заданні елемента.

• При розрахунку пластинчастих систем стало можливим для окремих скінченних елементів оболонки задання шостого ступеня свободи (поворот UZ відносно осі ортогональної площини пластини).

Додано перевірку та обмеження на задані характеристики жорсткості ортотропії. Необхідно, щоб жорсткість була додатною:

• для пластинчастих КЕ ν12 ≥ 0, ν21 ≥ 0, ν12*ν21 < 1;

• для об'ємних КЕ ν12 ≥ 0, ν21 ≥ 0, ν13 ≥ 0, ν31 ≥ 0, ν23 ≥ 0, ν32 ≥ 0,

ν12*ν21 + ν23*(ν12*ν31 + ν32) + ν13*(ν21*ν32 + ν31) < 1

Умови того, що матриця фізичних постійних для ортотропії додатно визначена:

• для пластинчастих КЕ E1*E2 > (0.5*(E1*ν12+E2*ν21))^2;

• для об'ємних КЕ

E1*E2*(1-ν23*ν32)*(1-ν13*ν31) > (0.5*(E1*(ν12+ν13*ν32)+E2*(ν21+ν31*ν23)))^2

E1*E3*(1-ν23*ν32)*(1-ν12*ν32) > (0.5*(E1*(ν13+ν12*ν23)+E3*(ν31+ν21*ν32)))^2

E2*E3*(1-ν13*ν31)*(1-ν12*ν32) > (0.5*(E2*(ν23+ν13*ν21)+E3*(ν32+ν12*ν31)))^2

Реалізовано можливість розрахунку фізично нелінійних стержневих скінченних елементів, для яких призначено переріз довільного контуру та складу, створений за допомогою системи "Конструктор перерізів універсальний". Елементи з таким перерізом можуть бути фізично нелінійними кроковими, ітераційними з розвантаженням з початковою жорсткістю та ітераційними без урахування розвантаження.

Реалізовано обчислення нового виду зусилля - аналога перерізуючої сили для стисненого кручення (ознака схеми 6). Згинально-крутильний момент обчислюється в розрахункових перерізах стержня, а  також для нього будуються епюри по довжині стержнів для КЕ 7. Даний вид зусилля необхідний для визначення дотичних напружень при перевірці несучої здатності елементів схильних до кручення.

• Реалізовано врахування максимального опору ґрунту для нелінійної роботи пружної основи стержнів та пластин.

  Раніше під нелінійною роботою пружної основи стержнів і пластин малося на увазі лише те, що коефіцієнти С1/С2 виключалися з роботи при відриві (одностороння робота). Тепер на додачу до односторонньої роботи можна задати ще й обмеження на максимальний опір ґрунту на стиск. Тобто тепер є два варіанти роботи пружної основи:

  • одностороння робота та відсутність обмеження на максимальний опір ґрунту;
  • одностороння робота та обмеження на максимальний опір ґрунту на стиск.

• Додано можливість отримувати граничне значення розрахункового опору із розрахунку системи “ҐРУНТ”.

Важливо!

Максимальний опір ґрунту має бути від'ємним значенням. Якщо дані відсутні  або значення більше чи дорівнює нулю, то в розрахунок приймається умова, що максимальний опір ґрунту не задано.

Реалізовано нові типи АЖТ.

Тепер АЖТ може бути одним із наступних типів:

• Всі ступені вільності
• X, Y, Z, UX, UY, UZ
• Z, UX, UY
• Y, UX, UZ
• X, UY, UZ
• X, Y, UZ
• X, Z, UY
• Y, Z, UX
• X, Y, UX, UY, UZ
• X, Z, UX, UY, UZ
• Y, Z, UX, UY, UZ

Напрямки ступенів вільності відповідають напрямкам місцевої системи координат ведучого вузла.

Раніше АЖТ було лише 1-го типу "Всі ступені вільності". Це означало, що крім кінематичних в'язей між X, Y, Z, UX, UY, UZ ведений і ведучій вузол були пов'язані однаковими значеннями депланації (6 ознака схеми) і температури (15 ознака схеми).

2-й тип АЖТ накладає лише кінематичні в'язі  між X, Y, Z, UX, UY, UZ.

Типи АЖТ 3-5 пов'язують переміщення веденого та ведучого вузла при їх виході з відповідної площини. Відповідно у цій площині переміщення  веденого та ведучого вузла незалежні.

Типи АЖТ 6-8  пов'язують переміщення веденого та ведучого вузла у відповідній площині. Відповідно при виході з цієї площини переміщення  веденого та ведучого вузла незалежні.

Типи АЖТ 9-11 роблять переміщення  веденого та ведучого вузла незалежними тільки вздовж відповідної осі.

Тепер вузол може бути ведучим одразу для кількох АЖТ. Продиктовано це наступним.

Розглянемо моделювання перетину плити зі стіною, де плита «залишає слід» у вигляді АЖТ у стіні, а стіна «залишає слід» у вигляді АЖТ у плиті.

Раніше схема на рисунку моделювалася трьома АЖТ:

1, 4, 5, 48, 51

2, 6, 7, 47, 50

3, 8, 9, 46, 49

Тепер це можна змоделювати за допомогою шести АЖТ. Це дозволить звільнити ступені свободи в АЖТ у напрямках які не вимагають стримування. Наприклад, щоб вузли плити та стіни, що знаходяться в АЖТ, могли вільно переміщатися від температурного нагріву.

1, 4, 5 (тип АЖТ 3. Z, UX, UY)

1, 48, 51 (тип АЖТ 5. X, UY, UZ)

2, 6, 7 (тип АЖТ 3. Z, UX, UY)

2, 47, 50 (тип АЖТ 5. X, UY, UZ)

3, 8, 9 (тип АЖТ 3. Z, UX, UY)

3, 46, 49 (тип АЖТ 5. X, UY, UZ)

Тобто 1, 4, 5 - це незгинальне тіло в площині ХОУ, але може в цій площині деформуватися,

А 1, 48, 51 — це незгинальне тіло в площині УOZ, але може в цій площині деформуватися 

Увага!

При читанні файлів задач попередніх версій усі АЖТ мають 1-й тип (всі ступені свободи). 

Ведений вузол може входити тільки в одне АЖТ і ведений вузол не може бути ведучим.

Для СЕ стику додано опцію "Розвантаження з початковою жорсткістю". Розвантаження виконується за пружно-пластичною моделлю з початковою жорсткістю від точки поточного стану. Повторне завантаження відбувається по гілці попереднього розвантаження, що повертає стан стику в точку з максимальною деформацією, яка була досягнута раніше. Зсувна жорсткість СЕ стику пов'язана з вертикальною жорсткістю залежністю, показаною на рисунку нижче.

• Для розрахунку методом Pushover Analysis додана можливість задання користувацьких кроків прикладання горизонтального сейсмічного навантаження та врахування коефіцієнта дисипації.

• У розрахунку методом Pushover Analysis реалізовано можливість використовувати ітераційні КЕ, раніше використовувалися тільки крокові. Наприклад, дана можливість дозволяє враховувати локальну пластичність за допомогою введення нелінійних шарнірів та непружних в'язей.

Для КЕ тертя 263/264 реалізовано опцію "Розвантаження з початковою жорсткістю". Опція дозволяє реалізувати гістерезисну поведінку КЕ при циклічному навантаженні: у момент зміни напрямку руху (коли швидкість дорівнює 0) відбувається спрацьовування сили тертя T=N*mf (mf - заданий у параметрах жорсткості коефіцієнт тертя). КЕ тертя при включенні опції "розвантаження з початковою жорсткістю" дозволяє описати, наприклад, поведінку фрикційного сейсмоізолятора, а при паралельному з'єднанні з КЕ пружного зв'язку - фрикційний маятниковий сейсмоізолятор.

• Додано обчислення коефіцієнтів дисипації за формами для динамічних модулів 41 і 64 (обчислюється на підставі коефіцієнтів дисипації, заданих для елементів).

Примітка: у версії Ліра-САПР 2022 R2 при розрахунку на акселерограми сейсмічного впливу з використанням 27 і 29 модулів динаміки для розрахункових моделей, що складаються з елементів або підсистем з різними властивостями, що демпфують, був реалізований розрахунок еквівалентного загасання за j-ою власною формою коливань по такій формулі:

ξj={φj}T*∑[ξK]i*{φj}/{φj}T*[K]*{φj}

де {φj} – вектор j-ї форми коливань, [K] – матриця жорсткості моделі, ∑[ξK]i – матриця жорсткості для i-го елемента або підсистеми, помножена на коефіцієнт дисипації (коефіцієнт демпфування у частках від критичного) для цього елемента.

• Додано можливість використовувати окремо коефіцієнти дисипації для кожного динамічного завантаження в модулях динаміки 27/29 та 41/64. Для цих модулів додалася можливість обмежувати коефіцієнт дисипації: для 27 та 29 – максимальний коефіцієнт дисипації, для 41 та 64 – мінімальне та максимальне Nu.

Реалізовано процедуру перерозподілу мас. Для кожного спектрального динамічного завантаження та для динаміки в часі можна задати набір груп перерозподілу мас. Ця функціональність дозволяє виконати вимоги нормативних документів, що стосуються врахування ефектів кручення, викликаних невизначеністю в розташуванні мас та просторовими варіаціями сейсмічного впливу.

Кожна група має такі параметри:

• Положення місцевої системи координат групи. Можливі два варіанти задання положення цієї системи координат: за умовчанням і  задання кута повороту навколо глобальної осі Z.
• Зміщення мас уздовж місцевої осі R` (Eak_R`).
• Зміщення мас уздовж місцевої осі T` (Eak_T`).
• Список елементів для формування групи.

Положення МСК групи за умовчанням визначається наступним чином:

• для однокомпонентних сейсмічних впливів – напрямок місцевої осі Х визначається як проекція сейсмічного впливу на площину ХOY глобальної системи координат.
• для трикомпонентних сейсмічних впливів з радіальними складовими – напрямок місцевої осі Х збігається з напрямком радіальної складової сейсмічного впливу;
• для інших спектральних динамічних впливів та динаміки у часі – місцева система координат групи збігається з глобальною системою координат.

Мета перерозподілу мас – змістити центри мас на задані величини зміщень Eak_R` і Eak_T`.

Важливо!

У групі перерозподіляються маси, одержані з навантажень та ваг мас, прикладених на елементи і безпосередньо на внутрішні вузли групи. Внутрішні вузли групи – це вузли, які належать лише елементам групи. Для збору мас елемента групи в його вузли використовується діагональна матриця мас, незалежно від того, який тип матриці був заданий.