Профиль пвх с армирующей сеткой

Улучшение качества триангуляции – две дополнительные модели

Затем, задачу было решено расширить и включить в рассмотрение еще две модели – с улучшенной сеткой конечных элементов. Улучшение сетки производилось штатным средством SCAD 21.1.

О работе инструмента “улучшение качества триангуляции”

Инструмент улучшения качества триангуляции, согласно справке к программе, “производит попытку сместить те узлы, которые были порождены в процессе создания конечноэлементной сетки таким образом, чтобы улучшить показатели качества”. Фактически, согласно моим наблюдениям (отчасти подтвержденным разработчиками), работает инструмент следующим образом: 

1. Узлы “неудовлетворительных элементов” (об оценке качества смотри ниже) передвигаются строго в плоскости тех пластин, которым они принадлежат.
2. Если узел принадлежит пластинам, лежащим в другой плоскости – его программа не трогает.
3. Если узел принадлежит каким-либо стержням или специальным конечным элементам – его программа не трогает.

Таким образом, использование инструмента целиком на всей модели не представляет видимой опасности и не искажает модель.

Обе созданные модели рассматривались в двух вариантах – до улучшения и после него. В результате рассматривалось 4 отдельных модели с различными сетками конечных элементов:

Поля напряжений в плитах

После линейного расчета были рассмотрены поля напряжений. Приводить огромное число картинок не вижу смысла, в конце статьи присутствуют ссылки на расчетные файлы – каждый может рассмотреть интересные поля самостоятельно.

Анализировать поля количественно не позволяют всплески – максимальные и минимальные значения полей напряжений приходятся именно на них. Качественно же, очевидно, картины напряжений не отличаются. 

В качестве примера картины всплесков напряжений привожу картину Mx на одной из плит возле одной и той же колонны:

Как видно – неортогональная сетка в данном случае не помогла избавиться от всплеска напряжений. Мало того, численно в показанных КЭ напряжения в неортогональной сетке оказались даже выше. Но при этом форма полей напряжений в данной области в неортогональной сетке заметно лучше – видны эллипсоидные изолинии, равномерно расходящиеся от колонны, в то время как в ортогональной сетке форма полей гораздо более хаотична и непрозрачна.

Рассмотрим другую колонну, на этот раз крайнюю:

Опять форма полей напряжений в неортогональной сетке не идеальна (концентратор напряжений слева от колонны смещен к соседнему узлу, что явно неверно), но субъективно общая форма изолиний кажется более прозрачной и понятной, особенно на “улучшенной” сетке (нижнее изображение).

Есть и пример, где всплеск напряжений на неортогональной сетке практически не проявился:

Загружения

Все 4 модели были загружены одинаковым набором нагрузок:

1. Собственный вес элементов
2. Кратковременная равномерно распределенная на плиты (2.4 кПа)
3. Длительная равномерно распределенная на плиты (1.8 кПа)
4. Ветер в “левый” торец здания (после разбиений на всех 4 моделях узлы этого торца оказались распределены с постоянным шагом, что дало возможность приложить ветровую нагрузку в виде трапециевидной, приложенной к узлам):
5. Модальный анализ. Псевдозагружение, используемое для определения собственных частот модели.

Были сформированы одинаковые исходные данные для РСУ и комбинация L1+L2+L3+L4 для всех моделей.

Описание экспериментальных моделей

Для рассмотрения сеток на конкретном примере была выбрана часть здания с переменным по высоте планом. В выбранной модели плиты перекрытия имеют разный размер и форму, что позволило выловить больше возможных “косяков” и ошибок при создании сеток КЭ. Заготовка модели состояла из контуров плит и стен, а также осей колонн и площадок сопряжения колонн с перекрытиями.

Модель была дважды разбита на конечные элементы с ручным выделением каждого контура. Первый способ – “В. С разбиением контура” – для получения неортогональной “треугольной” сетки, второй – “Создание ортогональной сетки с заданным максимальным размером элемента” – для создания “старой” ортогональной сетки. Далее будем называть эти сетки просто “ортогональная” и “неортогональная”. 

В обоих случаях шаг триангуляции был выбран равным 0.6 метра. Опытным путем (тестовыми разбиениями), а также с учетом общепринятых правил этот шаг был принят оптимальным. В обоих случаях был отмечен чекбокс “Объединить 3-х узловые элементы в 4-х узловые”. SCAD не объединяет два треугольника в прямоугольник, если при этом снижается качество сетки. Из-за этого количество треугольников в модели с неортогональной сеткой оказалось существенно выше.

Полученные модели выглядели следующим образом:

VENTRALIGHT ST ECHO PS

Список источников

• DWG.ru
• fincomed.com