42. Моделирование трения в ПК ЛИРА 10.6

42. Моделирование трения в ПК ЛИРА 10.6
Автор: Канев Данил

В современной практике расчётов и проектирования большинство расчётных задач решаются обычными линейными подходами и не требуют особых навыков использования расчётных программных комплексов. Но, иногда, встречаются задачи, которые вызывают вопросы и по их моделированию, и по теоретической части. К таким задачам можно отнести задачи моделирования податливой связи, законтурного основания, моделирование предварительного натяжения, различные односторонние задачи. Одной из таких задач является задача моделирования трения.

В качестве примера рассмотрим расчёт трубопровода, лежащего на жб опорах (рис. 1).

Расчётная модель трубопровода в пк лира

Рис. 1. Расчётная модель трубопровода

Одним из необходимых расчётов для таких конструкций является расчёт на температурные воздействия.

Дабы убедится в необходимости моделирования трения бетона о металл, проведем расчёт, одной схемы с различными видами закрепления: сверху – вниз: жесткое по X, Y, Z, жесткое по Z, одноузловые КЭ трения (рис. 2). При этом, крайние узлы трубопровода имеют жесткое защемление по условию задачи.

Варианты реализации опирания трубопровода в пк лира

Рис. 2. Варианты реализации опирания трубопровода

Сравним теперь результаты расчётов с одинаковыми параметрами конструирования (рис. 3).

Процент использования сечения

Рис. 3. Процент использования сечения

Как видно, в первом случае процент использования сильно завышен, во втором наблюдается искажение реальной картины в сторону снижения процента использования. Таким образом, моделирование опор элементами трения дает наиболее правдоподобную картину.

Теперь разберем, непосредственно, тонкости моделирования трения.

Элементы трения являются физически нелинейными, соответственно доступны только в нелинейных задачах. Трение моделируется одноузловым (263) или стерневым (264) конечным элементом. Данные элементы моделируют только одностороннее трение. Отличаются лишь тем, что в одноузловых элементах необходимо задавать направление работы, а в двухузловых направление определяется ориентацией элемента в пространстве.

В качестве примера разберем моделирование трения одноузловыми элементами.

1. Добавляем одноузловые КЭ трения. Схема – Добавить конечные элементы – Одноузловые элементы (рис. 4).

Процент использования сечения

Рис. 4. Добавление КЭ трения

2. В редакторе сечений выбираем Специальные сечения – Одноузловой КЭ трения.

3. Назначаем параметры сечений

Параметры сечения одноузлового КЭ трения

Рис. 5. Параметры сечения одноузлового КЭ трения

Погонную жесткость связи на растяжение-сжатие R определяется по формуле:

R = S*E, где S - площадь опирания, Е - модуль упругости материала, опоры (это может быть бетон либо резиновая прокладка). При этом нужно следить, чтобы полученная величина была не больше чем на 2-3 порядка, чем жесткость стыкуемых элементов.

Если площади опирания как таковой нет или трудно вычислить, то можно взять величину на 2-3 порядка больше, чем максимальная жесткость стыкуемых элементов.

Q – погонная жесткость связи, работающей на трение. Принимается Q = R*ɣ.

ɣ - коэффициент трения покоя, принимается по справочным данным.

b – зазор, принимается, если между опорой и элементом присутствует пустое пространство.

4.Присвоить созданное сечение Одностороннего КЭ трения одноузловому элементу.


После этого можно запускать задачу на расчёт и получать корректные результаты.

ЛИРА софт на Russian BIM Days: Навигатор по устойчивым конструкциям
Присоединяйтесь к ЛИРА софт на серии вебинаров Russian BIM Days, организованных ИЕСОФТ совместно с Академией Осознанного Проектирования.
22 февраля 2024
ЛИРА софт на BuildingSkinRussia 2024: Практики моделирования фасадных систем
Алексей Колесников, технический директор ЛИРА софт, выступит 29 февраля в 13:30 на площадке Amber Plaza в рамках конференции «IT в архитектуре и строительстве. Вызовы 2024».
20 февраля 2024
Информационное моделирование и проектирование многоэтажного жилого здания с использованием российского программного обеспечения
Выполнено формирование информационной модели многоэтажного
жилого здания в BIM-системе Renga. Проведен экспорт модели и расчет конструктивной
системы здания в ПК Лира 10.12. Представлены результаты моделирования и
проектирования.
12 февраля 2024
Коллектив ЛИРА софт поздравляет вас с наступающим новым годом!
Мы хотим выразить признательность за наше партнерство в уходящем году. Ваш интерес и доверие к нашему продукту стали источниками неиссякаемой мотивации для нашей команды. Благодаря вам мы развиваемся и становимся лучше!
28 декабря 2023
Все новости
Информационное моделирование и проектирование многоэтажного жилого здания с использованием российского программного обеспечения
Выполнено формирование информационной модели многоэтажного
жилого здания в BIM-системе Renga. Проведен экспорт модели и расчет конструктивной
системы здания в ПК Лира 10.12. Представлены результаты моделирования и
проектирования.
12 февраля 2024
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
Все публикации
BIM-Практикум 2023. ЧАСТЬ 12 «BIM-МОДЕЛИ КМ И КМД: РАСЧЕТ И АНАЛИЗ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ»
Покажем взаимодействие между ПК ЛИРА 10.12 при передаче данных в ПК Renga.
20 сентября 2023
Особенности работы в ПК ЛИРА 10.12 и ModelStudio CS при проектировании зданий промышленно-гражданского строительства
Участники вебинара узнают, как обмениваться данными и экономить время на создании расчетных моделей в ПК ЛИРА 10.12, используя уже существующие модели из ModelStudio CS.
04 сентября 2023
Разбор применения различных типов нагрузок в статических задачах
На вебинаре вы научитесь где и как правильно использовать тот или иной способ задания нагрузки. Будут рассмотрены полезные типы нагрузок, которые, возможно, вами никогда не использовались.
12 июля 2023
Разбор примеров из практики по расчету на сейсмические воздействия
Рассмотрим реальные примеры уже построенных или проектируемых объектов
22 марта 2023
Все записи вебинаров