Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (499) 922  00  02

46. Моделирование сложных видов нагрузок в ПК ЛИРА 10.6

46. Моделирование сложных видов нагрузок в ПК ЛИРА 10.6
Когда речь идет о равномерно распределенных нагрузках вопросов по их заданию обычно не возникает, они описаны достаточно явно. А как быть в тех случаях, когда нагрузка описана неявно, задается на криволинейные поверхности или же сама является неравномерной? В таких случаях сложности по моделированию нагрузок возникнут практически у каждого расчётчика. В ПК ЛИРА версии 10.6 появились сразу 2 функции, направленные на упрощение моделирования нагрузок в особенности сложных. Рассмотрим подробнее эти функции и тонкости работы с ними.

1.   Нагрузки непривязанные к сетке

Данную нагрузку также иногда называют нагрузкой-штампом.

Нагрузка непривязанная к сетке нагрузка позволила значительно упростить работу по заданию сложных нагрузок, таких как, снеговые мешки, нагрузка от снега на прогоны, ветровая нагрузка и т.д. Достигается это благодаря заложенному алгоритму определения грузовых площадей.

Теперь разберем подробнее реализацию данной нагрузки.

Для задания нагрузки непривязанной к сетке необходимо выбрать Произвольную нагрузку на поверхность (рис. 1).

image001.png

Рис. 1. Выбор произвольной нагрузки на поверхность

Произвольная нагрузка на поверхность имеет ряд особенностей:

1.      Нагрузка является неким подобием элементов, ее можно выделять, копировать, переносить и т.д. В команде выбора существует специальный режим для выбора этой нагрузки (рис. 2), он распространяется только на непривязанную сетку к нагрузке.

image002.png

Рис. 2. Фильтр выбора нагрузки


2.      Для этой нагрузки возможны три варианта приложения (рис. 3):

  • на узлы;

  • на стержни;

  • на пластины.

image003.png
Рис. 3. Выбор метода приложения нагрузки



3.      Произвольная нагрузка может быть задана как на конечные элементы, так и на архитектурные.

4.      Нагрузка может быть как равномерно распределенной, так и нерегулярной, абсолютно любой конфигурации. В этом случаем каждой вершине нагрузки задается своя величина нагрузки (рис. 4).

image004.png

Рис.4. Неравномерное распределение нагрузки


5.      Как упоминалось выше, нагрузка непривязанная к сетке является неким подобием архитектурных элементов. Она подобным образом триангулируется (приводится к узлам/стержням/элементам с учетом грузовых площадей) только после запуска на расчёт, при этом в исходных данных нагрузка всегда сохраняется в исходном виде.

6.      Часто встречается ошибка, связанная с тем, что нагрузка частично попадает на отверстия, либо выходит за контур конструкции и т.д., при этом выдается следующее сообщение следующего содержания: «Преобразования нагрузки 'Произвольная нагрузка на поверхность’ в загружении 2 выполнено с ошибкой 54.33%». Пугаться этого не стоит. Следует лишь проверить два возможных варианта: либо нагрузка попадает на отверстие, тогда делать ничего не нужно, либо допущены ошибки в задании контура нагрузки, тогда следует исправить контур, контур нагрузки обязательно должен быть в плоскости элементов, на которые моделируется передача нагрузки.

2.   Нагрузки по функции

Если про первый тип нагрузки достаточно известен и применяем пользователями, то про второй тип нагрузки и о том, как ей пользоваться знают лишь единицы пользователей. Поэтому разберем ее подробнее. Нагрузка по функции позволяет задавать нагрузки на конструкции с применением элементов программирования.

Хорошим примером применения данного типа нагрузки может послужить задание неравномерной снеговой нагрузки на круговое покрытие по схеме Г.13 Здания с купольными круговыми и близкими к ним по очертанию покрытиями, СП 20.13330.

image005.png
Рис. 5. Задание снеговой нагрузки на круговую поверхность.



В качестве примера рассмотрим круговое покрытие диаметром 50 м, с высотой f=6 м (рис. 6), такое покрытие можно встретить, например, в конструкциях резервуаров. Вес снегового покрова на 1 м 2 горизонтальной поверхности sg = 2,4 кПа

image006.png
Рис. 6. КЭ модель кругового покрытия



Т.к. f имеет достаточно малые значения по сравнению с d, условие a r 30 ° выполняется всегда.

Тогда Вариант 1 представляет собой равномерную нагрузку с m1 = 1.

Интереснее дело обстоит с Вариантами 2 и 3.

Выражения для коэффициентов m примут следующий вид:

Вариант 2.

m2 = Сr1 (z/r1) 2 sin(b ), где Сr1 = 2,55-exp(0,8-14 f/d)

Вариант 3.

m2 = (2 f/d sin(3 a ) sin(b ))1/3.

В этом случае напрашивается задание нагрузки по функции, данная нагрузка реализована в ПК ЛИРА 10.6 (рис. 7).

image007.png

Рис. 7. Расположение нагрузки по функции на группу

После вызова данной команды появляется окно для ввода функции и прочих настроек прикладываемой нагрузки (рис. 8).

image008.png

Рис. 8. Окно ввода функции

В данное окно необходимо ввести функцию, при чем, функция задается как зависимость f=F(x,y,z). В этом окне можно писать программу используя синтаксис языка C#. В нашем случае для Варианта 2 функция запись примет вид:

f=0;

double ce = 0.85;

double so = 0.24;

double d = 50;

double FF = 6;

double hyp = sqrt(x*x + y*y);

double sin = x / hyp;

double Cr = 2.55 - exp(0.8 - 14 * FF/d);

f =0.7*ce*so*Cr*(gip / (d / 2))*(hyp / (d / 2))*sin;

Вариант 3:

double ce = 0.85;

double so = 0.24;

double d = 50;

double FF = 6;

double hyp = sqrt(x*x + y*y);

double zz=37-z;

double sinb = x/ hyp; 

double sina = zz/sqrt(hyp * hyp +zz*zz);

double sin3a = 3*sina-4*sina*sina*sina;

f =0.7*ce*so*pow(2*FF/d*sin3a*sinb,0.3333);

if (f < 1e-6)

return 0;

Примечание:

Конструкция смоделирована таким образом, что центр купола находится в точке с координатами (0, 0, 37). По этой причине для координаты z вводится дополнительная переменная «zz». Если бы координаты x и y центра кровли были смещены относительно 0, то это пришлось бы учитывать дополнительно.

Приводить более подробные выкладки в рамках данной заметки мы не будем, если у кого-то возникнут вопросы, можете задать их в комментариях к заметке.

Далее необходимо вставить записанные программы в окно задание функции, выделить элементы и нажать кнопку Назначить. Результаты работы приведенных функций представлены на рисунках 9 и 10.

image009.png

Рис. 9. Вариант 2 снеговой нагрузки

image010.png

Рис. 10. Вариант 3 снеговой нагрузки

Итак, сегодня мы познакомились с 2-мя полезными функциями ПК ЛИРА 10.6, которые позволят моделировать сложные типы нагрузок и успешно решать сложнейшие задачи.



Скачать дистрибутив ПК ЛИРА 10.6



Следите за нашими новостями в социальных сетях


Возврат к списку


Комментарии

0
Роман Железняк
К сожалению произвольную нагрузку на поверхность нельзя приложть в локальной системе координат. Например, задать нагрузку от горизонтального давления грунта на арх стену.
100+ Forum Russia. МЕЖДУНАРОДНЫЙ ФОРУМ И ВЫСТАВКА
Компания "ЛИРА софт", постоянный участник конгресса 100+ Forum Russia - это международный конгресс и выставка профессиональной направленности, посвященные проектированию, строительству, финансированию и эксплуатации высотных и уникальных сооружений любого назначения.
22 сентября 2017
XXVII Международной конференции «Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемых сред и конструкций»
Компания "ЛИРА софт" примет участие в XXVII Международной конференции
«Математическое и компьютерное моделирование в механике деформируемых сред и конструкций»
20 сентября 2017
Итоги конкурса "На ошибках учимся, вместе с "ЛИРА софт"
Уважаемые коллеги, сегодня мы подводим итоги конкурса "На ошибках учимся вместе с "ЛИРА софт"! В нем мы разыгрывали 5 мест обучения по курсам ПК ЛИРА 10.6.
14 сентября 2017
Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 21. Применение модуля расчёта упруго-геометрических характеристик поперечных сечений стержней
В вебинаре будут рассматриваться использования нового модуля «Определение упруго-геометрических характеристик поперечных сечений стержней», появившегося в ПК ЛИРА 10.6.
11 сентября 2017
Все новости
Применение технологий BIM при расчете зданий в условиях сложной геотехнической обстановки в связке программ Revit, ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D
В статье рассматривается методика совместной работы ПК ЛИРА 10.6 и PLAXIS 3D посредством API модуля. С позиции инженера-расчетчика рассматриваются возможности передачи моделей между различными программами с применением технологий информационного моделирования.
21 июня 2017
Нелинейный статический метод анализа сейсмостойкости зданий и сооружений
Нелинейный статический метод или Pushover Analysis, широко используемый за рубежом, основан на методе спектра несущей способности. В работе подробно описан метода нелинейного статического анализа с учетом возможности использования в отечественной нормативной литературе.
21 ноября 2016
Современные методы расчета зданий и сооружений на сейсмические воздействия в ПК ЛИРА 10.4. Опыт реализации СП 14.13330.2014
Возможности программного комплекса ЛИРА 10.4 для моделирования зданий и сооружений на сейсмические воздействия.
15 октября 2015
Форум "100+ Forum Russia". Приглашаем на наши доклады
23-25 сентября 2015 года в рамках форума "100+ Forum Russia", технический директор ЛИРА софт  Колесников А.В. выступит с рядом докладов - приглашаем принять участие!
27 августа 2015
Все публикации


Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 17. "Задание нагрузок в ПК ЛИРА 10.6"
Продолжительность: 90 минут
Стоимость: Бесплатно


Онлайн-презентация ПК ЛИРА 10.6
Продолжительность: 11:00 - 14:00
Стоимость:


Презентация: ПК ЛИРА 10.6
Продолжительность: 1 день
Стоимость: Бесплатно
Смотреть график
Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 20. Расчет конструкций зданий и сооружений с учетом геометрической нелинейности в ПК ЛИРА 10.6
Вебинар посвящен решению практических задач с учетом геометрической нелинейности в ПК ЛИРА 10.6. Также будет представлена теория расчета с учетом геометрической нелинейности в том числе после потери устойчивости.
24 августа 2017
Цикл вебинаров "ПК ЛИРА 10 в задачах". Тема 19. Совместная работа в ПК ЛИРА 10.6 и Revit
Современные процессы проектирования тесно связаны с взаимодействием программ между собой. ПК ЛИРА 10.6 – прекрасно вписывается в эту технологию, благодаря связкам с различными программами, одной из таких программ является Revit.
28 июля 2017
Цикл вебинаров "Механика конструкций". Тема 5. Теория и практика расчета пластин
В рамках вебинара будет изложено в кратком виде несколько лекций из университетского курса Сопротивление материалов, касающихся теории и расчета пластин на изгиб.
13 июня 2017
Моделирование и расчет нетиповых узлов и соединений металлических конструкций методом конечных элементов
Вебинар рассчитан на конструкторов, занимающихся проектированием металлических конструкций. Нетиповые узлы необходимо моделировать отдельно и оценивать прочность по напряжениям.
27 апреля 2017
Все записи вебинаров
Создание сайта на Битрикс — AGRWEB