Come modellare e analizzare una struttura di sollevamento a cavi
Scopri come eseguire un'analisi dei cavi su una struttura con questo semplice tutorial. Guardando come modellare il telaio, applicare carichi per simulare apparecchiature e altri carichi permanenti, prima di analizzare la struttura utilizzando il software FEA di SkyCiv.
La procedura dettagliata esaminerà anche i problemi comuni relativi alla risoluzione dei cavi.
Modella il tuo telaio in acciaio
Iniziamo costruendo una cornice semplice, questo sarà ciò che solleveremo utilizzando gli elementi del cavo. Sfrutteremo al massimo le seguenti utili funzionalità di modellazione:
- Strumento Penna – modello rapidamente utilizzando lo strumento penna
- Modifica multipla – tieni premuto CTRL e trascina il mouse per selezionare e modificare più parti del tuo modello
- Sezioni di ricerca – aggiungere rapidamente sezioni dalla nostra libreria in pochi secondi, utilizzando la ricerca
- Carichi di area – Senso Unico, carichi bidirezionali e dell'area di carico del vento che calcolano automaticamente (e riaggiustare!) le aree tributarie dei membri.
Aggiunta degli elementi del cavo
Quindi ora aggiungiamo i cavi. I cavi sono elementi non lineari, quindi vengono sostanzialmente aggiunti nello stesso modo in cui aggiungeresti qualsiasi altro membro. La differenza principale è che i cavi non sono mai in compressione, hanno flessione nulla, capacità torsionale o di taglio (sono di sola tensione) e spesso mostrano grandi spostamenti e comportamento non lineare. Quindi l'analisi di questi tipi di elementi viene trattata in modo leggermente diverso rispetto ai normali elementi in acciaio che hanno resistenza alla flessione e di altro tipo.
La modellazione degli elementi del cavo viene eseguita allo stesso modo di qualsiasi altro elemento. Tuttavia, quando si assegnano gli attributi, sceglieresti tu genere: Cavo. Ciò assegnerà automaticamente l'elemento con vincoli di estremità fissati e lo tratterà come un elemento cavo nel risolutore.
Apertura della vista Renderer, mostra chiaramente gli elementi del cavo (in questo modello, indicato come ID sezione 2).
Applicazione di attrezzature e altri carichi
L'applicazione dei carichi dell'attrezzatura alla struttura del telaio è la stessa dei normali modelli di analisi. In questo caso abbiamo applicato un carico sull'attrezzatura (usando carichi d'area bidirezionali) e qualche altro carico morto (usando carichi di zona unidirezionali).
Esecuzione di un'analisi non lineare e risoluzione dei problemi di stabilità
I cavi tipicamente subiscono grandi deformazioni se sottoposti a carichi significativi. La non linearità geometrica spiega i cambiamenti nella geometria del cavo mentre si deforma. L’ipotesi iniziale di linearità nella risposta del cavo (come nell'analisi statica lineare) diventa invalido quando le deformazioni diventano significative.
È necessario utilizzare un'analisi non lineare quando sono presenti elementi di cavo, poiché l'analisi non lineare considera questi cambiamenti geometrici e fornisce risultati più accurati. Quando si carica o si tende un cavo, dopo ogni passaggio la struttura si è spostata così tanto che i carichi non vengono necessariamente applicati nella stessa posizione di prima.
Pertanto, per questa struttura dovremo eseguire un'analisi non lineare. Nota: se l'utente seleziona Analisi statica lineare, tornerà automaticamente all'analisi non lineare.
Revisione dei risultati
Una volta completata con successo l'analisi, è una buona idea controllare le deflessioni (un') garantire che i numeri siano ragionevoli e (b) animare la deflessione della struttura per vedere se si deforma nel modo previsto. Se gli elementi del cavo non si risolvono correttamente, vedrai curve di deflessione frastagliate e potrebbe essere un'indicazione che i cavi sono sotto o sovraccarichi.
Un elemento del cavo che si comporta bene dovrebbe essere liscio, cedimenti e mostrando deformazioni di sola tensione, come si vede nel modello di esempio:
Un altro risultato da rivedere, è la sollecitazione assiale nei cavi cavi. Ovviamente, poiché il cavo non ha capacità di taglio o flessione, tutta la forza viene trasferita tramite la tensione nell'elemento. Per impostazione predefinita, la struttura evidenzierà eventuali sollecitazioni che superano lo snervamento del materiale/resistenza ultima. Puoi anche inserire il tuo stress consentito personalizzato, in modo da poter identificare facilmente gli elementi che superano i tuoi limiti di stress:
Un altro risultato da considerare è l'allungamento del cavo. Simile al risultato della deformazione precedentemente esaminato, tuttavia in questo caso stiamo osservando quanto si è allungato il cavo. Ci sono spesso limiti a ciò che è accettabile quando si tratta di progettare cavi. L’analisi degli spostamenti aiuta a valutare il comportamento del cavo in diverse condizioni di carico e garantisce che gli spostamenti rientrino nei limiti consentiti.
Per questo, possiamo utilizzare l'analisi a membro singolo e attivarla Spostamento locale X che ci darà la deflessione totale del cavo lungo il proprio asse. Nell'esempio sottostante, il cavo è allungato di 2.1164 pollici:
Risoluzione di problemi comuni nell'analisi dei cavi
Se la struttura del cavo non riesce a risolversi (molte volte a causa dell'instabilità o dell'incapacità di convergere), ecco alcune cose comuni da controllare o provare:
- Controlla la dimensione del diametro
- Controllare che i cavi non siano sovra/sotto carico
- Riduci l'accuratezza della convergenza
- Aggiungi supporti extra
- Controlla i tuoi altri membri
FAQ
L'abbassamento del cavo viene tenuto in considerazione considerando il peso proprio del cavo e i carichi applicati, che provocano la deflessione. Gli ingegneri utilizzano generalmente equazioni della catenaria o metodi numerici per determinare la forma e l'abbassamento del cavo in condizioni di carico specifiche.
sì, è possibile applicare un carico di precompressione a un elemento cavo
sì, tuttavia il software lo gestirà automaticamente per te. In altri software, l'elemento di cavo può essere suddiviso in elementi più piccoli, che può essere complicato da regolare. SkyCIv manterrà l'elemento come un unico membro, e dividere solo l'elemento sul lato del risolutore – semplificando la modellazione e le modifiche.
