API aracılığıyla SkyCiv'de FE modellerinin dönüştürülmesi ve doğrulanması

Şu günlerde, FEM, dünyadaki çeşitli yapı türlerinin yapısal analizi ve tasarımı için ana araçtır.. Bir FE yapı modeli oluştururken üç ana yaklaşım ayırt edilebilir.. Yani düşük seviyeli bir modelleme yaklaşımı var., üst düzey modelleme yaklaşımı, ve API aracılığıyla komutlar aracılığıyla FE modellerinin oluşturulması.

Düşük seviyeli modelleme yaklaşımı, her modelleme adımında FEM yazılım işlevselliğini kullanan adım adım modellemeye dayanmaktadır.. FE modeli manuel olarak oluşturulur. Mühendis, uzaydaki düğümleri manuel olarak tanımlar, FE'yi düğümler arasında ayarla, set malzemeleri, yükleri ayarla, sınır koşullarını belirle, vb. Bu modelleme yaklaşımı, mühendisler arasında ana ve yaygın olarak kullanılan yaklaşımdır..

Üst düzey yaklaşım, FEM yazılımındaki özel şablonlara dayanmaktadır., belirli yapı türleri için uyarlanmış. Bu, bir mühendisin yapısal verileri girdiği bir iletişim kutusu olabilir.. Daha sonra yazılım bu verilerden otomatik olarak hazır bir FE modeli oluşturur.. Bir mühendis FE modeli oluşturmak için zaman harcadığından bu yaklaşım soyut olarak kabul edilebilir..

Üçüncü yaklaşım, FE yapı modellerini oluşturmada en güçlü ve esnek olanlardan biridir.. Burada FE modeli oluşturma işlemi, özel yürütme komutlarını içeren bir komut dosyası aracılığıyla gerçekleştirilebilir..

Komut dosyası tabanlı FEM modellerinin örneklerini kullanın

Bu, mühendisin FE modeli otomatik oluşturma sırasını tanımlayabileceği anlamına gelir., analiz, bir metin formunu kullanarak sonuç işleme sonrası. Böyle bir araç, önceki iki yaklaşıma kıyasla optimizasyon ile yapı analizinde yetenekler verir.. Aşağıda yapısal analiz ve tasarım için API uygulamasının ana alanları bulunmaktadır.:

1. Mühendis, FE model otomatik oluşturma için kendi şablonlarından oluşan bir set oluşturabilir. Örneğin, bir mühendis, aynı tipte birçok farklı köprünün yerleştirilmesi gereken bir otoyolun bir bölümü ile ilgileniyor. Köprü yapısı topolojisi aynıdır, ancak yalnızca bazı temel parametreler değiştirilmelidir, yol genişliği gibi, açıklıkların uzunluğu, ana kirişlerin sayısı ve boyutları. Buna göre, API aracılığıyla, mühendis, aralarında belirtilen farklarla birçok köprü modelinin otomatik oluşturulması için komut dosyası oluşturabilir ve sonuçların ve üye tasarımının daha sonra otomatik olarak işlenmesiyle bir analiz gerçekleştirebilir.

2. Üye tasarım aşamasında, bir mühendis, yinelemeli hesaplama yoluyla ihtiyaç duyduğu yapıcı çözümü otomatik olarak seçebilir. Örneğin, kafes yapısını çeşitli kriterlere göre optimize etmek gerekir, optimum sapma gibi, optimal ağırlık, optimum kafes yüksekliği, elemanların köşegenlerinin şekli ve kesitleri. Buraya, senaryo hazırlayarak, API aracılığıyla bir mühendis, olası tüm seçenekleri yinelemeli olarak otomatik olarak oluşturabilir ve analiz edebilir, ve en uygun olanda dur.

3. API kullanmanın bir başka önemli örneği de aktarımdır. (dönüştürmek) diğer yazılımlardan SkyCiv'de hazır bir FE modelinin. Örneğin, birkaç şirket ortak bir proje üzerinde çalışıyor ve yapısal analizlerin farklı yazılımlarda yapılmasına ihtiyaç var. Böyle bir ihtiyaç çeşitli nedenlerle ortaya çıkabilir., ya sonuçları güvenilirlik açısından karşılaştırmak için, veya yazılımlardan birinde diğer yazılımda bulunan analiz fonksiyonları yoktur.. Paralel olarak sıfırdan FE modeli oluşturma zaman alıcıdır. En etkili yol, yazılımlardan birinde hazır bir FE modeline sahip olmak ve ardından API aracılığıyla diğerine aktarmaktır..

Doğrulama için bir API FEM modeli örneği: Banghwa Köprüsü, Kore.

Bu makalede, API uygulamasının bir örneği olarak, FE modelini bir yazılımdan SkyCiv'e aktarmanın bir örneği aşağıda açıklanmıştır. Ayrıca karşılaştırmalı bir analiz yapılır. FE modeli düşünülen yapının bir örneği Seul'de bulunan bir karayolu köprüsüdür., Kore Cumhuriyeti. Köprü ve adı Banghwa Köprüsü, geçer Han nehri ve inşa edildi 2000 yıl. Köprünün yapısı, beş açıklıklı sürekli bir şema şeklinde sunulmaktadır.. Merkezi açıklık, bir kemer kirişi şeklinde yapılır.. Kafes kemerleri, bitişik açıklıklarda ana kafes kirişlere sorunsuz bir şekilde akar. Bu, önden görünümden köprünün formlarının oldukça güzel bir taslağını verir.. Kemer açıklığının uzunluğu 180m'dir.. Bitişik açıklıklar 102m uzunluğa sahiptir. Uç açıklıkları 78m uzunluğa sahiptir. Köprü bölümünün toplam uzunluğu 540m. Köprünün ana yapısal elemanları çelikten yapılmıştır ve kutu ve I-kesitleri içerir..

Köprünün FE modeli, SIMULIA Abaqus yazılımından SkyCiv'e aktarılacaktır.. Buraya, FE modeli tamamen 6. DOF'lu 3D Timoşenko kiriş FE'den oluşur. Tüm elemanların malzemesinin bir Elastik Modülü vardır: 210000 MPa, yoğunluk 76.98 kN/m3. Tüm elemanların rijitliği sayısal olarak sunulur. Elemanların sıkıştırma-gerilim altındaki davranışlarını tanımlamak, bükme, kesit alanı gibi kesme ve burulma tanımlı özellikler, etkili alanlar, burulma direnci ve atalet momentleri.

SIMULIA Abaqus yazılımı, tüm FE model verilerinin bir metin dosyası olarak kaydedilmesine izin verir.. Düğüm koordinatları gibi verilerin bulunduğu, FE, malzeme özellikleri, sınır şartları, vb. bir dizi komut satırı olarak görüntülenir. Aşağıda böyle bir temsilin bir örneği.

Kural olarak, Farklı yazılımlar tarafından verilerin metinsel temsili, herhangi bir programlama dili kullanılarak kolayca okunabilecek ve tanınabilecek şekilde derlenir.. Bundan, FE modelinin tüm verilerinin tanımlanabileceği ve aktarılabileceği açıktır. (dönüştürülmüş) SkyCiv'de tanınan bir formata. Bu durumda, bu JSON formatıdır. Bu formatın ayrıntılı bir açıklaması ve hazırlanma kuralları burada incelenebilir. … (bağlantı). Aşağıda dönüştürülmüş JSON dosyasının parçaları ve dönüştürülmüş modelin SkyCiv'deki görünümü verilmiştir..

Sonuçların Doğrulanması

Şimdi, SIMULIA Abaqus ve SkyCiv yazılımlarındaki analiz sonuçlarının karşılaştırılması. Karşılaştırma, yalnızca yapının kendi ağırlığının hareketi ile statik bir hesaplamadan başlatılır.. Öz ağırlık, yazılım tarafından dağıtılmış bir yük şeklinde otomatik olarak uygulanır., elementin alanı, malzemesinin yoğunluğu ile çarpılarak belirlenir. Aşağıda dikey sapma konturu ve büyüklüğüne bir örnek verilmiştir.. SkyCiv'deki maksimum yer değiştirme 68.12 mm. SIMULIA Abaqus'ta maksimum yer değiştirme 67.85 mm. Görüldüğü gibi fark önemsizdir., daha az 1%.

Sapma Sonuçları

Aşağıdaki, kendi ağırlıklarından dönüştürülen elemanların düğüm kütlelerine dayalı yapıların özmodları ve özdeğerlerinin bir karşılaştırmasıdır.. İlk öz mod, köprü düzlemindeki elemanların bükülmesini gösterir.. SkyCiv'de frekans 0.991 Hz., SIMULIA Abaqus'ta aynı zamanda frekans 0.981 Hz.. İkinci öz mod, yatay düzlemde köprü güvertesinin enine bükülmesi ile karakterize edilir.. SkyCiv'de frekans 1.77 Hz ve SIMULIA Abaqus'ta frekans 1.72 Hz.. Her iki yazılımda da yapı öz modlarının aynı olduğu görülebilir.. Yazılımlar arasındaki özdeğerler arasındaki uyumsuzluk, 3%.

mod 8 Sonuçlar

mod 16 Sonuçlar

Yukarıda sunulan materyal, API'yi pratikte uygulama görevlerinden birini etkili bir şekilde çözme sürecini göstermektedir.. Komut dosyası oluşturma API'leri oluşturmak, FE modeli if yapısı oluşturmak için kapsamlı fırsatlar sağlar, SkyCiv'de başarılı ve doğru hesaplamalar için mevcut modellerin diğer yazılımlardan aktarılması dahil. Aşağıdaki materyaller, SkyCiv'de API kullanımına ilişkin diğer örnekleri gösterecektir..

Doğrulama Sonuçlarının Özeti

Michael Malgin
Yapı mühendisi, Ürün geliştirme
MEng (Sivil)
[email protected]