6. Анализ геометрии сети конечных элементов в ПК ЛИРА 10.4
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.
Как вам материал?
Задать вопрос или обсудить заметку можно на нашем форуме
Перейти на форум 
