Stalen siloconstructie met behulp van platen en schaalelementen
Leer hoe u SkyCiv Shell Elements kunt gebruiken om een silostructuur met hydrostatische belastingen te modelleren en analyseren.
In deze walkthrough bekijken we twee manieren om een structuur als deze te modelleren. (1) met behulp van de Excel-plug-in en (2) met behulp van de ingebouwde functies van SkyCiv Structural 3D. We zullen ons vooral richten op (2), met behulp van de modelleringsbewerkingen en meshing-mogelijkheden van S3D.
[BONUS] De SkyCiv Excel-plug-in gebruiken
Excel is een buitengewoon krachtig hulpmiddel omdat de ingebouwde formules complexe geometrieberekeningen eenvoudig maken. SkyCiv heeft een installatie met één klik beschikbaar voor onze Excel-plug-in. Een paar parameters toevoegen, vervolgens met behulp van de standaardberekeningen (in dit geval KOS, ZONDE) om uw silomodel te bouwen.
De plug-in zou de voorkeursmethode zijn als dit een gemeenschappelijke structuur is. Meer tijd besteden aan het genereren van modellen op basis van een paar parameters zou op de lange termijn uren besparen. Door deze sjabloon op te slaan om keer op keer te gebruiken voor uw siloconstructies, bespaart u veel tijd!
Modelleer een enkele plaatstrook
Bij het modelleren van silo's, het is vaak gemakkelijker om met een enkel element te beginnen en dat element vervolgens te roteren om de basis van uw model te vormen. We willen één enkele strip maken, dat wordt aangeboden vanuit het centrum, draai vervolgens rond dat middelpunt om de structuur te voltooien. Om dit te doen, we zullen enkele eenvoudige berekeningen uitvoeren om te begrijpen hoeveel segmenten we nodig hebben en de mate tussen segmenten:
- Diameter van de structuur, in dit voorbeeld, 6ft
- Wij willen een ‘circulaire’ creëren’ structuur opgedeeld 60 segmenten
- Daarom, wij hebben nodig 360/60 = 6 graden tussen elk segment
- Met COS kan de positie van elke strip worden berekend & ZOND de diameter
Deze knooppunten invoeren in het gegevensblad om de hoekknooppunten voor onze eerste plaat te vormen. Je kunt snel een bord toevoegen door (een) alle knooppunten markeren (2) klik vervolgens met de rechtermuisknop op de GUI en klik Plaat toevoegen. De software zet uw knopen automatisch met de klok mee en voegt de plaat voor u toe! Dit wordt nog nuttiger als het tijd is om onze complexere boven- en onderplaten toe te voegen.
Pas uw hydrostatische druk toe
Lineaire drukken gebruiken, we kunnen hydrostatische druk toevoegen om de toenemende druk van het water of welke andere vloeistof dan ook in uw silo aanwezig te simuleren. Ons plan hier is om één enkel segment te bouwen, met een enkele druk:
Lineaire drukken worden toegevoegd door P1 toe te voegen, Een overzicht van de berekeningen die nodig zijn om een gecombineerde fundering te ontwerpen, P3 (de drie knooppunten om de drukrichting te dicteren) en dan M1,M2,M3 (de omvang van de druk voor elk van deze punten). In het bovenstaande voorbeeld, je kunt zien dat we 1kip hebben toegevoegd voor de eerste twee punten, en 0kip voor het derde punt – waardoor een driehoekige druk ontstaat.
Roteer/herhaal uw strip
Zodra u tevreden bent met uw enkele strip, het is tijd om het te draaien/herhalen. Markeer je strip, klik vervolgens op Bewerkingen – Draaien, die de volgende invoer zal tonen:
Voeg het aantal herhalingen toe, de hoek tussen herhaling en vervolgens de as (in dit geval roteren we rond de vector 0,1,0 van de globale as). Eenmaal ingediend, je zou de verticale wanden van je silo compleet moeten zien. Notitie: De herhaling herhaalt ook uw hydrostatische druk, ze zijn zojuist verborgen voor de eenvoud:
Mesh uw borden
Om een nauwkeuriger analysemodel te genereren, we willen de platen in kleinere elementen samenvoegen. Wij ondersteunen twee soorten meshing, elk met zijn eigen voordeel:
- GestructureerdVidrilateraal – deze zijn handig voor het in elkaar grijpen van rechthoekige platen. Dit gebruiken we voor de verticale platen, zodat we mooie vierkante isometrische mazen kunnen creëren, omdat we de b- en h-verdelingen kunnen controleren
- Ongestructureerde vierhoeken – deze zijn ideaal voor complexe plaatvormen. In dit geval, het bovenste deksel en de onderkant van de cilinder.
Door een combinatie hiervan te gebruiken, kunnen we onze silo meshen. De verticale wanden selecteren, klik dan met de rechtermuisknop Mesh plaat en doe hetzelfde voor de basisplaat:
Voeg Surface Spring Support toe
We kunnen een oppervlakteveerondersteuning toevoegen om de veerinteractie van de grond met de constructie te simuleren. Om dit type ondersteuningssysteem toe te voegen, selecteer eenvoudig de plaat en klik Voeg Surface Spring Support toe onder de optie Ondersteunt. Dit opent de volgende invoer:
Gebruikers kunnen vervolgens de reactiemodulus van de ondergrond voor hun bodem invoeren, die meestal wordt genomen uit een geotechnisch rapport voor uw locatie. De software vertaalt dit automatisch naar een veerstijfheidsconstante voor de veerondersteuning. Dit type ondersteuning is typerend wanneer uw structuur op aarde staat. Echter, als uw structuur is gebouwd op een ander ondersteuningssysteem, je zou uiteraard een ander soort ondersteuning gebruiken.
Oplossen & Beoordelen
Tegen deze tijd, Je zou nu het volgende compleet moeten hebben:
- Uw geometrie van uw platen is ingesteld, inclusief plaatdikte
- Materiaaleigenschappen van uw platen (in dit voorbeeld gebruiken we de preset Constructiestaal) maar dit materiaal moet voor uw specifieke geval worden beoordeeld
- Platen allemaal in elkaar grijpend
- Drukken toegepast, je kunt ook extra belastingen voor wind toevoegen, sneeuw enz…
- Randvoorwaarden gedefinieerd
Je bent eindelijk klaar om op te lossen! Klik Oplossen in de rechterbovenhoek om de analyse uit te voeren. Afhankelijk van het aantal vermaasde elementen dat je hebt, dit kan een minuut of zo duren.
U kunt nu uw analyseresultaten bekijken door op te klikken Borden en een bepaald resultaat inschakelen. In dit geval, we kijken naar de Displacement Sum-resultaten om te beoordelen of het model correct is aangesloten en gebouwd. Door de afbuiging te schalen (S + Rol) u zou alle voor de hand liggende problemen of problemen in uw model moeten kunnen beoordelen.
FAQ
k = p/s
k = Modulus van de reactie van de ondergrond
p = toegepaste druk
S = bodemverplaatsing
De eenheid is kip/ft3, omdat het de hoeveelheid uitgeoefende druk op de grondvervorming weergeeft.
Dit is volledig afhankelijk van het bodemprofiel en moet worden bepaald door een geotechnisch ingenieur of een geschikt geotechnisch rapport.
Echter, bijvoorbeeld een typische reactiemodulus voor verdicht zand zou kunnen zijn 0.05 - 0.15 MPa/mm
U kunt uw hele model ook meshen met één enkele klik. Om dit te doen, selecteer al je borden en klik AutoMesh. Het voordeel om het op deze manier te doen, is dat al uw platen correct worden verbonden en dat het automatisch alle interne knooppunten en leden verbindt.
Dit is gunstig voor complexere structuren en modellen, in dit geval waren de meeste platen en het model echter symmetrisch, dus we konden het handmatige meshing-proces gebruiken.