A kihajlás ritkán egy különálló szerkezeti elem tulajdonsága. Függ a környező szerkezet merevségétől, a peremfeltételektől, a teher helyzetétől, az imperfekcióktól és – ami lényeges – a kapcsolatok tényleges viselkedésétől.
A Stability alkalmazás mindezeket egyesíti. A mérnökök modellezhetik a szerkezet releváns részét, ellenőrizhetik a statikai rendszert, megtervezhetik és ellenőrizhetik a kapcsolatokat, meghatározhatják a kritikus kihajlási alakokat, imperfekciókat vehetnek fel, és imperfekciókat figyelembe vevő, geometriailag és anyagilag nemlineáris analízist (GMNIA) végezhetnek – mindezt egyetlen összefüggő munkafolyamaton belül.
Ahelyett, hogy egy különálló szerkezeti elem kihajlási hosszát becsülné, a mérnök azt elemezheti, hogyan hajlik ki ténylegesen a szerkezeti elem a szerkezet részeként.
A megoldás a következő fő feladatokat támogatja:
- Olyan acél szerkezeti elem ellenőrzése, amelynél a méretezést a kihajlás, nem a szilárdság határozza meg.
- Az adott szerkezeti elem kapcsolatainak tervezése és ellenőrzése ugyanazon a munkán belül.
- A szerkezeti elemek és részszerkezetek ellenőrzése stabilitási teherbírásra.
- Egyetlen jelentés készítése, amely a szerkezetet és annak kapcsolatait is tartalmazza.
Gyors navigáció:
A vizsgált szerkezeti elem (szerkezeti elemek) körüli szerkezet modellezése
A megbízható stabilitási analízis a megfelelő szerkezeti modellel kezdődik.
- A Stability programban a mérnök nem különálló szerkezeti elemmel, hanem részszerkezettel dolgozik. A szerkezeti elemeket, csomópontokat, megtámasztásokat, csuklókat, külpontosságokat, terheket és kombinációkat közvetlenül a 3D nézetben lehet megadni, és ezek a tervezési folyamat során végig szerkeszthetők maradnak.
- A projekt indulhat üres modellből, előkészített sablonból vagy FEA eszközből végzett importból. A szerkezeti elemek hozzáadhatók, eltávolíthatók, feloszthatók vagy áthelyezhetők a teljes projekt újraépítése nélkül.
- A nyomkövetés és az ortogonális segédvonalak lehetővé teszik a szerkezeti geometria közvetlen létrehozását a nézetben. Az ismétlődő távolságok szorzóval adhatók meg.
- A véletlenül megkettőzött csomópontok automatikusan egyesülnek, így a szerkezeti modell összefüggő marad.
A megtámasztások és a szerkezeti elemek végein lévő csuklók közvetlenül láthatók a nézetben, az egyes szabadságfokok pedig szerkeszthetők. A modell így még a fejlett stabilitási analízis előtt ellenőrizhető.
A lineáris analízis támaszreakciókat, belső erőket és deformációkat szolgáltat, így a mérnök a munkafolyamat folytatása előtt összevetheti a szerkezet válaszát a mérnöki elvárásokkal.
Ez lehetőséget ad annak ellenőrzésére, hogy a vizsgált statikai rendszer megegyezik-e azzal, amelyet a mérnök létre kívánt hozni.
Terhek úgy, ahogy a szerkezeti modellben ténylegesen megjelennek
A Stability teheresetekkel és teherkombinációkkal dolgozik, az önsúly automatikus figyelembevételével. A kombinációk ULS vagy SLS típusúak lehetnek.
A felhasználó pont- és vonalmenti terhek közül választhat, amelyeket a szerkezeti elemekre működtet.
Héjelemekből felépített szerkezeti elemeknél a teher helyzete számít. A teher ezért működhet a szerkezeti elem tengelyén vagy valamelyik felületén, külpontosság és teherszélesség megadásával.
Ugyanez az elv érvényes a szerkezeti elemek geometriájára is. A kezdő- és a végpont külpontossága egymástól függetlenül megadható, így olyan szerkezeti elemek is ábrázolhatók, amelyek fizikai tengelye a két végük között változik.
Az eredmény egy olyan szerkezeti modell, amely először a megszokott lineáris analízis eredményeivel ellenőrizhető, majd következetesen felhasználható a későbbi, fejlettebb analízisekhez.
Ebből a cikkből lépésről lépésre megtudhatja, hogyan adhatók meg a terhek a Stability programban.
A kritikus szerkezeti elem átalakítása CBFEM modellé
A részszerkezet nem minden szerkezeti elemét kell részletes végeselem-modellel leképezni.
A Stability a környező szerkezetet hatékony módon 1D szerkezeti elemekként tartja meg, miközben a mérnök kiválaszthatja a kritikus részt, és átalakíthatja azt héjvégeselemekkel modellezett CBFEM szerkezeti elemmé.
A modell CBFEM része egy vagy több szerkezeti elemből állhat, és ez a kijelölés később is szerkeszthető marad. A modellezett szerkezet többi része 1D szerkezeti elemként marad, csak a kapcsolattervezéshez szükséges csonkokkal. Így a részletesség ott van meg, ahol szükséges, a szerkezeti rendszer többi része pedig egyszerű marad.
Ebben a cikkben további információt talál a Stability CBFEM szerkezeti elemeinek megadásáról.
A valós kapcsolatok a stabilitási modell részévé válnak
CBFEM szerkezeti elem létrehozásakor a program automatikusan kapcsolatként azonosítja annak csomópontjait.
Önálló Stability projektben ezek a kapcsolatok közvetlenül megnyithatók az IDEA StatiCa Connection programban, és a lemezek, csavarok, hegesztések, merevítők és egyéb kapcsolati elemek megszokott műveleteivel megtervezhetők.
A kapcsolat ellenőrzése a Stability programban a lineáris 1D analízissel számított ULS teherhatásokat használja. A szerkezeti modell és a kapcsolati modell között nincs szükség erők átvitelére.
Ha az 1D analízist még nem futtatták le, a felhasználó értesítést kap a hiányzó eredményekről.
Ismétlődő kapcsolatokat tartalmazó szerkezeteknél a már megtervezett kapcsolat a Legutóbbi kapcsolatok listán keresztül újra felhasználható.
Ez áthidal egy fontos hiányosságot a szerkezeti elemek stabilitása és a kapcsolattervezés között. Az analízisnek már nem kell kizárólag idealizált kapcsolati feltevésre támaszkodnia, ha a tényleges kapcsolatot máshol tervezték meg.
Ehelyett az erőket átadó kapcsolat megtervezhető, ellenőrizhető, majd a stabilitási analízisben a tényleges merevségével vehető figyelembe.
A szerkezet ellenőrzése az instabilitás keresése előtt
A stabilitási analízisek előtt anyagilag nemlineáris analízist (MNA) kell végezni. A célja egyértelmű: igazolni, hogy a szerkezet a megtervezett kapcsolatokkal együtt képes viselni a teljes teher 100%-át.
Ez az ellenőrzések logikus sorrendjét adja:
szerkezeti modell → teherátadás → kapcsolattervezés → MNA → stabilitási analízis
A mérnök tehát olyan szerkezeti rendszerrel kezdi a stabilitási vizsgálatot, amelynek geometriáját, terhelését, peremfeltételeit és kapcsolatait már ellenőrizték.
Ebből a cikkből megtudhatja, hogyan tervezhetők kapcsolatok a Stability alkalmazásban.
Kihajlási alakok - a szerkezet kihajlásának megjelenítése
A következő lépés a lineáris kihajlási analízis (LBA).
Ahelyett, hogy a mérnöknek előre kellene megbecsülnie a kihajlási alakot vagy meghatároznia a hatékony kihajlási hosszt, a Stability kiszámítja a modellezett részszerkezet kihajlási alakjait.
Minden alak közvetlenül a szerkezeten jelenik meg, a hozzá tartozó kritikus teherszorzóval, αcr értékével együtt.
Ez az instabilitásról számszerű eredményt és mérnöki szemléltetést is ad: a mérnök láthatja, hogy a mértékadó viselkedés globális, szerkezetielem-szintű vagy lokális-e, és hogy a környező szerkezet hogyan vesz részt benne.
Mivel az analízist a modellezett részszerkezeten végzi a program, figyelembe veszi annak tényleges megtámasztásait és a megtervezett kapcsolatok merevségét.
A kritikus teherszorzóból ennek megfelelően meghatározható az Ncr, Mcr, valamint a hozzájuk tartozó rendszerhossz a globális szerkezeti modellben történő felhasználásra. Segít annak eldöntésében is, hogy a másodrendű hatások elhanyagolhatók-e a globális analízisben.
Ha a kritikus teherszorzó 1,0 alá csökken, az alkalmazott teher már meghaladja a vizsgált rendszer rugalmas kritikus terhét – ezt az eredmények egyértelműen jelzik.
A kihajlási alakoktól az imperfekciókig
Egy tökéletes numerikus modell nem hajlik ki úgy, mint egy valódi szerkezet. Ezért a fejlett stabilitási analízishez imperfekciók szükségesek.
A Stability láthatóvá teszi azok megadását, ahelyett, hogy elvont numerikus bemenő adat maradna.
A globális imperfekciók megadhatók dőlésként, vagy származtathatók az LBA által számított kihajlási alakokból. A rendelkezésre álló alakok mellett megjelennek a kritikus tényezőik és olyan mutatók, amelyek segítik a mérnököt azok relevanciájának megítélésében.
A kiválasztott kihajlási alakok a felhasználó által megadott súlyokkal és amplitúdókkal kombinálhatók.
A legfontosabb, hogy a kapott imperfekt geometria közvetlenül a 3D nézetben, milliméterben jelenik meg a GMNIA indítása előtt.
A mérnök így nemcsak az imperfekció nagyságát, hanem az irányát és az eredő alakját is ellenőrizheti.
Ez különösen fontos, ha több imperfekció hat egymásra. Maga a kihajlási alaknak nincs pozitív vagy negatív iránya, a választott irány viszont befolyásolhatja a végső teherbírást. Az eredő geometria számítás előtti megtekintése egyértelművé teszi ezt a mérnöki döntést.
Tudjon meg többet az imperfekciókról a Stability alkalmazásban.
GMNIA kihajlási hosszak meghatározása nélkül
Az imperfekciók megadása után a Stability imperfekciókat figyelembe vevő, geometriailag és anyagilag nemlineáris analízist (GMNIA) végez.
Ez a stabilitási igazolás fejlett módszeren alapuló útja: ahelyett, hogy a kihajlási hosszakat határoznánk meg, majd szerkezetielem-stabilitási képletet alkalmaznánk, az imperfekt szerkezet nemlineáris válaszát közvetlenül számítja a program.
Az eredmények között szerepel az alakváltozás-ellenőrzés, valamint a feszültség-, alakváltozás- és deformációkomponensek.
Az analízis beállításokat kínál a kiválasztott szabványnak megfelelő merevségcsökkentéshez, valamint a kifordulásra vonatkozó elfordulási határértékhez. A merevségcsökkentés csak a GMNIA-ra hat; az MNA és az LBA változatlan marad.
A munkafolyamat így három különálló mérnöki kérdést választ szét:
MNA: Képes-e a részletes szerkezet és annak kapcsolatai viselni az alkalmazott terhet?
LBA: Hogyan hajlik ki a szerkezet, és milyen kritikus teherszorzónál?
GMNIA: Megfelel-e az imperfekt szerkezet a stabilitási igazolásnak a fejlett analízismódszer alkalmazásával?
Minden analízisnek saját eredményei és egyértelmű MEGFELEL / NEM FELEL MEG státusza van, így a következtetést nem kell eredménytáblázatok halmazából kikövetkeztetni.
A végső jelentés lefedheti a szerkezeti analízist, és szükség esetén ugyanabban a dokumentumban tartalmazhatja a kapcsolatellenőrzéseket is.
Ebben a cikkben további információt talál a Stability összes analízistípusáról.
Közvetlenül a globális FEA modellből a Checkbot segítségével
Sok projektben a stabilitási ellenőrzést igénylő szerkezeti elem már létezik egy globális FEA modellben.
Nincs ok arra, hogy újra felépítsük.
A Stability ezért integrálva van az IDEA StatiCa Checkbot programmal. Az importált globális modellből kiválasztható a releváns részszerkezet, amely közvetlenül megnyitható a Stability programban a geometriájával, keresztmetszet-elrendezésével, a szerkezeti elemek külpontosságaival, teheresetekkel, kombinációkkal és kapcsolatokkal együtt.
A modellezési lépés kimarad, és a Stability projekt közvetlenül a Tervezés szakaszban nyílik meg (az 1D szerkezet modellezésére nincs szükség, ezért a Modell fül nem látható).
Ez csökkenti a kézi átírást a globális analízis és a részletes stabilitási igazolás között – és vele annak kockázatát, hogy az ellenőrzött modell eltér attól, amely az erőket szolgáltatta.
Egy fontos mérnöki bemenő adat a felhasználónál marad: a kivágott részszerkezet határán lévő megtámasztások. Ezek a peremfeltételek a környező szerkezet által biztosított befogást képviselik, és jelentősen befolyásolhatják a stabilitási eredményt. Ezért a mérnöknek kell megadnia és ellenőriznie őket.
Először a kapcsolatok, azután a stabilitás
Ha a Stability programot a Checkbotból indítják, a kapcsolattervezést továbbra is a Checkbot kezeli.
A kapcsolatokat először ott tervezik meg, megőrizve a kapcsolatcsoportokat és az importált szerkezeti modellel fennálló viszonyt. A Stability ezután beolvassa ezeket a terveket, és a merevségüket használja a stabilitási igazolásban, ahelyett, hogy módosítaná őket.
A munkafolyamat tehát szándékosan egyszerű:
Globális FEA modell importálása → kapcsolatok tervezése a Checkbotban → részszerkezet kiválasztása → Stability megnyitása → peremmegtámasztások megadása → stabilitási ellenőrzés futtatása.
A Checkbot nyilvántartja az analízisek státuszát, beleértve az MNA-t, az LBA kritikus tényezőjét, a GMNIA-t és a lemezellenőrzéseket, így a mérnök áttekintést kap arról, hogy mely stabilitási projektek lettek már igazolva.
Ha pedig az importált részszerkezet nem elegendő a feladathoz, a projekt exportálható önálló Stability projektbe. Ott a teljes Modell fül ismét elérhetővé válik, így a mérnök kiterjesztheti vagy módosíthatja a szerkezetet, és önállóan folytathatja az analízist.
A különálló szerkezeti elemtől a valós szerkezeti rendszerig
A Stability megváltoztatja a szerkezetielem-stabilitási ellenőrzés mögötti kérdést – ahelyett, hogy azt kérdeznénk:
„Milyen kihajlási hosszt feltételezzek ehhez a szerkezeti elemhez?”
...a mérnök azt vizsgálhatja:
„Hogyan hajlik ki ez a szerkezeti elem annak a szerkezetnek a részeként, amely ténylegesen megtámasztja?”
A szerkezeti elemek szerkeszthető részszerkezet-modellezése, a CBFEM szerkezeti elemek, a szabványellenőrzött kapcsolatok, a valós kapcsolati merevség, az LBA kihajlási alakok, a látható imperfekciók és a GMNIA egyetlen munkafolyamatban egyesülnek – a szerkezeti modelltől a végső jelentésig.
Ez az IDEA StatiCa 26.1 új Stability alkalmazásának célja: a kihajlásra hajlamos szerkezeti elemek elemzése annak a szerkezetnek a részeként, amelyhez ténylegesen tartoznak.
Fedezze fel az IDEA StatiCa Stability programot
Töltse le a legújabb verziót, hogy saját maga is kipróbálhassa a Stability alkalmazást.
Töltse le a legújabb verziót