Vasalástervező eszközök
Munkafolyamat és célok
A vasalástervező eszközök célja a CSFM-ben, hogy segítse a tervezőket a vasalórudak helyének és szükséges mennyiségének hatékony meghatározásában. A következő eszközök állnak rendelkezésre a felhasználó segítésére / irányítására ebben a folyamatban: lineáris számítás és topológiai optimalizálás.
A vasalástervező eszközök egyszerűsítettebb anyagmodelleket alkalmaznak, mint a szerkezet végső ellenőrzéséhez használt modellek. Ezért az ebben a lépésben meghatározott vasalást előtervezésnek kell tekinteni, amelyet a végső ellenőrzési lépés során meg kell erősíteni/finomítani. A különböző vasalástervező eszközök használatát a 3. ábrán látható modellen mutatjuk be, amely egy egyszerűen alátámasztott, változó magasságú gerenda egyik végét ábrázolja, amelyre egyenletesen elosztott terhelés hat.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 3\qquad Model used to illustrate the use of the reinforcement design tools.}}}\]
Lineáris analízis
A lineáris analízis lineárisan rugalmas anyagtulajdonságokat vesz figyelembe, és elhanyagolja a vasalást a betonrégióban. Ezért egy nagyon gyors számítás, amely első betekintést nyújt a húzott és nyomott területek elhelyezkedésébe. Egy ilyen számítás példája a 4. ábrán látható.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 4\qquad Results from the linear analysis tool for defining reinforcement layout}}}\]
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{(red: areas in compression, blue: areas in tension).}}}\]
Topológiai optimalizálás
A topológiai optimalizálás egy olyan módszer, amelynek célja az anyag optimális eloszlásának meghatározása egy adott térfogatban, egy bizonyos terhelési konfiguráció esetén. Az Idea StatiCa Detail-ben implementált topológiai optimalizálás lineáris végeselem-modellt alkalmaz. Minden végeselem relatív sűrűsége 0-tól 100%-ig terjedhet, amely a felhasznált anyag relatív mennyiségét jelöli. Ezek az elemek sűrűségei az optimalizálási feladat optimalizálási paraméterei. Az eredményül kapott anyageloszlás akkor tekinthető optimálisnak az adott terhelési készletre, ha minimalizálja a rendszer teljes alakváltozási energiáját. Definíció szerint az optimális eloszlás egyben az a geometria is, amely a legnagyobb lehetséges merevséggel rendelkezik az adott terhelésekre.
Az iteratív optimalizálási folyamat homogén sűrűségeloszlással kezdődik. A számítás több teljes térfogathányad esetén kerül elvégzésre (20%, 40%, 60% és 80%), ami lehetővé teszi a felhasználó számára a legpraktikusabb eredmény kiválasztását. Az eredményül kapott alak rácsszerkezetekből áll nyomott rudakkal és húzott elemekkel, és az adott terhelési esetekre optimális alakot képviseli (5. ábra).
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Fig. 5\qquad Results from the topology optimization design tool with 20\% and 40\% effective volume}}}\]
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{(red: areas in compression, blue: areas in tension).}}}\]