Система автоматизированного проектирования и расчета
+7 (495) 180-47-59

6. Анализ геометрии сети конечных элементов в ПК ЛИРА 10.4

Автор: Канев Данил

Добрый день, уважаемые коллеги!
Довольно часто у наших пользователей возникают ошибки, природа которых, на первый взгляд, не понятна, например, геометрически изменяемая система (ГИС), пики усилий (как следствие, площадей армирования) в некоторых элементах. Зачастую причиной этого служат ошибки при триангуляции: возникновение вырожденных элементов, элементов с плохой геометрией и пр. Раньше пользователю того или иного расчетного комплекса приходилось «вручную» анализировать и искать проблемные места. В ПК ЛИРА 10, начиная с версии 10.0, появилась такая полезная функция, как «Анализ геометрии». Данной функции ранее уделялось мало внимания, как показывает практика - зря, ведь она позволяет обнаружить и устранить погрешности триангуляции сетей еще на этапе создания модели.
Рассмотрим, как работает данный инструмент анализа на примере одной из задач пользователя (Рис.1), обратившегося в службу нашей технической поддержки.


Рис. 1. Аналитическая модель здания в ПК ЛИРА 10.4


В ходе решения данной задачи возникают ошибки, связанные с невязками (рис. 2). Если не обратить внимание на эти сообщения протокола расчета, и продолжить работу с моделью не откорректировав ее, мы получим неправильные результаты, например, при расчете армирования, с чем пользователь и столкнулся.


Рис.2. Ошибки при решении. ПК ЛИРА 10.4


Воспользуемся функцией «Анализ геометрии» в ПК ЛИРА 10.4, расположенной во вкладке Вид (рис.3).



Рис.3. Выбор пункта Анализ геометрии. ПК ЛИРА 10.4


Функция анализ элементов предполагает 2 типа проверок:

  • проверка по координатам узлов (раскрывающийся список Координаты). Данная проверка позволяет выявить далеко расположенные узлы или элементы, висячие узлы. Такие ошибки могут возникнуть, например, при импорте схем из других проектирующих систем; 
  • проверка по геометрии элементов (раскрывающийся список Элементы). 

Список Элементы в свою очередь состоит из следующих проверок стержней и проверок пластин.
Проверки пластинчатых элементов состоят из:
  • критерий геометрического качества - проверка нормированного отношения радиусов вписанной к описанной окружности, чем больше значение, тем лучше, идеальное соотношение в равностороннем треугольники и в квадрате – 1; 
  • минимальный угол – наиболее часто используемый и удобный вариант проверки, осуществляется проверка по минимальному углу в конечном элементе; 
  • отношение длин сторон min/max – «идеальное» значение -1; 
  • площадь – анализ конечных элементов по их площади, если есть элементы с нулевой площадью, то это вырожденные элементы. 

Для стержневых элементов – длина. Если в схеме присутствуют элементы с нулевой длиной, то неизбежно будут возникать ошибки. Такие элементы называются вырожденными.

Если поставить галочку напротив Отображать значения на схеме и нажать кнопку Отобразить (рис. 4), то можно помимо гистограммы увидеть визуализацию выбранного критерия анализа на схеме в виде мозаики.



Рис.4. Визуализация проверок. ПК ЛИРА 10.4


Проведем анализ нашей модели на наличие ошибок с помощью функции анализ модели.
Анализ по координатам (рис. 5) ошибок не выявил.



Рис.5. Анализ координат узлов. ПК ЛИРА 10.4


Перейдем к анализу по конечным элементам. Мы рекомендуем просматривать все критерии проверок для более полного анализа. Остановимся подробно на одном – минимальный угол (рис. 6), чтобы выявить причину ошибок, о которых говорилось в начале данной заметки.



Рис.6. Анализ минимальных углов в элементах. ПК ЛИРА 10.4


Как видно из гистограммы (рис. 6), в схеме присутствуют множество элементов с углами менее 0.2 градусов, что недопустимо в МКЭ, причина этого, по-видимому, кроется в неаккуратном создании аналитической модели в среде Revit Structure (или поэтажные планы dxf). Для того чтобы выбрать данные элементы, воспользуемся фильтром выбора (кнопка на панели инструментов). Выбираем фильтр по геометрии и задаем критерий пластина-угол (рис. 7), при этом минимальное значение программа предлагает автоматически. Изменим это значение, например, на угол в 5 градусов.



Рис.7. Выбор элементов с плохой геометрией. ПК ЛИРА 10.4


В результате выбора мы можем увидеть на схеме некорректные элементы (рис. 8)


Рис.8. Некорректные элементы. ПК ЛИРА 10.4


Скачать демо-версию ПК ЛИРА 10

Конечно, данный пример носит скорее обучающий характер и в реальности редко встречается. Править всю сеть такого большого здания вручную слишком трудоемкая задача, но как тогда быть в это ситуации? В каждом конкретном примере действовать нужно по ситуации, в данной задаче можно дать несколько рекомендаций:

  • «поправить» модель в Revit Structure (или поэтажные планы dxf), а именно точность стыков колонн и балок; 
  • проводить проверку геометрии сразу после триангуляции архитектурных элементов, и пробовать разные методы разбивки; 
  • сделать упаковку схемы (кнопка на панели инструментов), выбрав погрешность при упаковке узлов, например, 0.1 м (в каждой задаче это значение будет разное и устанавливается экспериментально). 

После проведения упаковки в нашей схеме было удалено 5241 некорректных элементов (рис. 9). Заметим, что данным инструментом стоит пользоваться аккуратно, т.к. могут быть удалены нужные элементы.



Рис.9. Результаты упаковки


В нашем случае такой метод помог, и большинство некорректных элементов было упаковано и удалено (рис. 10), что позволило провести расчет без ошибок и получить корректные результаты.


Рис.10. Фрагмент после упаковки. ПК ЛИРА 10.4


Таким образом, мы рекомендуем всегда пользоваться таким полезным инструментом в ПК ЛИРА 10.4, как Анализ геометрии, для предотвращения появления ошибок еще на этапе моделирования, и, как следствие, значительной экономии времени.

Так же, на этапе моделирования рекомендуем выполнять расчет на собственный вес (задать его оперативно не составит труда) и производить первичный анализ, как протокола расчета, так и результатов расчета.

Следите за нашими новостями в социальных сетях:

Возврат к списку


auth
Чтобы оставить комментарий, пожалуйста, зарегистрируйтесь или авторизуйтесь

Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Вебинар для преподавателей ВУЗов. Применение ЛИРА 10 в учебном процессе.
Приглашаем научно-педагогических работников на бесплатный вебинар по эффективному использованию ЛИРА 10 в ВУЗах
09 сентября 2020
«ЛИРА софт» и Renga Software приглашают на семинар «BIM-технология для проектировщиков, сметчиков и руководителей»
2-4 сентября в Санкт-Петербурге на площадке «ЭКСПОФОРУМ» состоится серия мероприятий под единым названием «День проектировщика», на которых будут обсуждаться вопросы применения современных материалов и новых технологий при проектировании зданий и сооружений, а также формирования комфортной городской среды. На экспертной площадке соберутся представители строительной, архитектурной и проектной индустрии для обсуждения перспектив взаимодействия и решения существующих проблем.
28 августа 2020
Расчет здания на упругом основании. Решение практических задач.
На вебинаре вы увидите живую демонстрацию работы модуля Грунт и модуля Физическая нелинейность, в том числе и на примере схемы реального здания.
17 августа 2020
Все новости
Реализация модели контактного слоя при расчете адгезионного соединения с использованием метода конечных элементов
В большинстве опытов по испытанию адгезионных соединений измеряется средняя адгезионная прочность. Данная величина вычисляется как отношение разрушающей нагрузки к площади склейки. Подобный подход подразумевает равномерное распределение касательных напряжений. Исследователи давно обнаружили, что средняя адгезионная прочность соединения является сильной функцией геометрических [1] и физико-механических параметров модели и, следовательно, делает малоинформативными и несопоставимыми экспериментальные данные, выполненные на отличающихся образцах. Малочисленные результаты по измерению касательных напряжений по площади склейки с использованием преимущественно поляризационно-оптических методов [2] показывают, что распределение напряжений является нелинейной функцией. При этом наблюдается концентрация напряжений у торцов модели. В связи с этими фактами возникает необходимость детального изучения напряженно-деформированного состояния адгезионных соединений.
06 июня 2019
Оценка точности нелинейного статического метода анализа сейсмостойкости сооружений
В статье рассмотрено практическое применение методики нелинейного статического анализа сейсмостойкости зданий и сооружений. Произведен расчет одноэтажной стальной рамы нелинейным статическим и нелинейным динамическим методами. В результате анализа полученных результатов расчета показана значимость высших форм колебаний и необходимость анализа их влияния на реакцию системы.
06 февраля 2018
Напряженно-деформированное состояние коррозионно - поврежденных железобетонных элементов при динамическом нагружении
С помощью современного программно-вычислительного комплекса  ЛИРА 10.6 выполнена сравнительная оценка напряженно–деформированного состояния  не поврежденного и коррозионно-поврежденного железобетонного элемента при динамическом и статическом нагружении. Проанализировано   влияния ослабленного коррозией бетонного участка сжатой зоны на перераспределение напряжений в сечении.
25 января 2018
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
Все публикации
Опыт использования ЛИРА 10 на примере ООО «УралТЭП»
На вебинаре 22 сентября специалисты «УралТЭП» поделятся опытом применения ЛИРА 10 на примере двух объектов энергетики
16 сентября 2020
Вебинар для преподавателей ВУЗов. Применение ЛИРА 10 в учебном процессе.
Приглашаем научно-педагогических работников на бесплатный вебинар по эффективному использованию ЛИРА 10 в ВУЗах
09 сентября 2020
Расчет здания на упругом основании. Решение практических задач.
На вебинаре вы увидите живую демонстрацию работы модуля Грунт и модуля Физическая нелинейность, в том числе и на примере схемы реального здания.
14 августа 2020
Все записи вебинаров