Расчет молниеотвода

[inn3r 16]

Есть сосуд под давлением, на сосуд разработана конструкция молниезащиты.

Конструкция представляет из себя участки труб разного диаметра соединенных между собой.

Сам сосуд в высоту 30м, плюс почти 16 м молниеотвод, будет располагаться в 4 ветровом районе.

Посчитал по СП 20.13330.2016 ветровую нагрузку для верхнего сечения, приложил половиной давления к внешней поверхности труб для 4 случаев по количеству сторон откуда может дуть ветер.Давление 900 Па 

Конструкция

Spoiler

Схема крепления и граничные условия

Spoiler

  

Сетка

Spoiler

Напряжения и перемещения

Spoiler

 

Расчет на устойчивость дает отрицательные коэффициенты нагрузки для всех форм потери устойчивости, сами формы очень сомнительные

Хотелось бы узнать, есть ли какая-то методика расчета по нормативным документам?

И насколько корректно задавать ветровую нагрузку статическим давлением? 

Модель - Тык

 

 

[inn3r 16]

2 hours ago, karachun said:

Вообще откуда взялась эта парабола? Из СП? Что-то сомнительно.

Оно как-то само..
Первая функция которая в голову пришла, а в нормативках и вообще вряд ли где-то есть функция описывающая воздействие ветра

[karachun 2 038]

15 минут назад, Jesse сказал:

Теперь как этот подход в мкэ реализовать?..))

Число Струхаля известно, как и скорость и диаметр.

Частота известна, амплитуда тоже.

9 минут назад, inn3r сказал:

Оно как-то само..
Первая функция которая в голову пришла, а в нормативках и вообще вряд ли где-то есть функция описывающая воздействие ветра

https://ru.wikipedia.org/wiki/Вихревая_дорожка

Раз это воздействие периодично то оно изменяется по синусу.

@inn3r @Jesse Вообще это скользкая которая может привести к расчету автоколебаний и флаттера. А там только два пути - или хорошо выучить теорию или 2 Way FSI.

Изменено 10 августа 2020 пользователем karachun

[Jesse 958]

18 минут назад, inn3r сказал:

Оно как-то само..

 

12 минут назад, karachun сказал:

Раз это воздействие периодично то оно изменяется по синусу.

[karachun 2 038]

@Jesse

https://www.youtube.com/watch?v=nF2roy1hAgA

https://www.youtube.com/watch?v=W-zXwPT2r14

https://www.youtube.com/watch?v=Dzkw_Hf8td4

https://www.youtube.com/watch?v=Eh_vOcXazaU

https://www.youtube.com/watch?v=_Hbbkd2d3H8

Изменено 10 августа 2020 пользователем karachun

[Fedor 1 597]

2 часа назад, ДОБРЯК сказал:

Как форму колебаний можно нормировать на единицу??? И зачем???

Собственный вектор находится с точностью до константы, насколько помню. Если ввести норму для векторов то можно сделать и норму вектора единичной :)

[Jesse 958]

17 минут назад, karachun сказал:

@Jesse

https://www.youtube.com/watch?v=nF2roy1hAgA

https://www.youtube.com/watch?v=W-zXwPT2r14

https://www.youtube.com/watch?v=Dzkw_Hf8td4

https://www.youtube.com/watch?v=Eh_vOcXazaU

https://www.youtube.com/watch?v=_Hbbkd2d3H8

На втором видео зависимость силы от чего интересно?)

Похоже на фазовую диаграмму..))

[karachun 2 038]

10 минут назад, Jesse сказал:

На втором видео зависимость силы от чего интересно?)

Похоже на фазовую диаграмму..))

Скорее всего там оси это сила сопротивления по Х и подъемная сила по Y, но немного странно что сила сопротивления переходит через ноль.

[статист 608]

1 час назад, Jesse сказал:

Это всё хорошо... Только вот как в мкэ статику свести к динамике, если мы знаем, что вихри возбуждают формы колебаний выше первой (статической)?

 

Ну в сп есть пункт:

Но если до него дойдет, то и нужно думать.

3 часа назад, karachun сказал:

Вы эти проверки делали или нет? Если не делали то нужно начинать с них а не с вот этого всего что здесь понаписали. Может V<Vкр и вообще можно спать спокойно.

  Показать контент

 

 

1 час назад, karachun сказал:

https://ru.wikipedia.org/wiki/Вихревая_дорожка

"Диаметр сооружения варьируется по высоте, что приводит к различной частоте срыва вихрей на разных высотах и тем самым позволяет избежать синхронного срыва вихрей по всей высоте сооружения." - может это, кстати, поможет? У @inn3r как раз пять разных диаметров - пять разных частот возбуждения.

 

 

[karachun 2 038]

21 минуту назад, статист сказал:

"Диаметр сооружения варьируется по высоте, что приводит к различной частоте срыва вихрей на разных высотах и тем самым позволяет избежать синхронного срыва вихрей по всей высоте сооружения."

Но при этом есть такой пункт. С некоторой натяжкой можно считать что диаметр меняется плавно.

Изменено 10 августа 2020 пользователем karachun

[статист 608]

@karachun Да, скорее всего это приближение больше подойдет. Согласен с Вами.

[ДОБРЯК 602]

5 часов назад, Fedor сказал:

Если ввести норму для векторов то можно сделать и норму вектора единичной

Нормируют собственные вектора через матрицу масс или матрицу жесткости. Это понятно зачем делают. 

А вот это зачем делать?

7 часов назад, karachun сказал:

 

7 часов назад, ДОБРЯК сказал:

Зачем делать эту работу?

 

 

8 часов назад, karachun сказал:

@ДОБРЯК Разделить перемещения которые найдены по результатам собств. частот на макс. перемещения.

 

8 часов назад, ДОБРЯК сказал:

8 часов назад, karachun сказал:

Здесь уже понадобиться форма колебаний для каждой резонансной частоты которая попадает в диапазон скоростей, ее нужно будет нормировать на единицу.

Как форму колебаний можно нормировать на единицу??? И зачем???

Нормируют собственные вектора через матрицу масс или матрицу жесткости.  Есть же общепринятые термины...

[ДОБРЯК 602]

10 часов назад, Jesse сказал:

Перефразирую: более менее понятно что написано в нормах. Теперь как этот подход в мкэ реализовать?

Для этого нужно создать методику моделирования в МКЭ. Какими элементами моделировать. Как закрепить, как нагрузить. Этим и занимается расчетчик в МКЭ...

Правильно задать динамическую нагрузку на каждый элемент конструкции.  

И правильно задать шаг интегрирования. 

 

 

[inn3r 16]

Молниеотвод вырос до 22 метров.

Пересчитываю заново по СП аэродинамические коэффициенты, и что-то призадумался, в первом варианте почему-то только коэф лобового сопротивления учитывал

Дельта у меня получается больше чем 5*10^-4. И что, это значит что этот коэф не учитывать?

Кстати замоделил в флоу симулейшен данную конструкцию, но что-то вытянуть нагрузки не получилось, передает нулевые из fld файла, думаю что это из-за балочной постановки.

Может кто-то знает, как достать из флоу эти кэфы, я так понимаю они нужны для устранения неоднородности поля давления по контуру конструкции

 

Чтобы из этого свести к этому

 

 

[inn3r 16]

15 hours ago, статист said:

Ну в сп есть пункт:

Но если до него дойдет, то и нужно думать.

Ну собственно теперь 3 первых собственных частоты меньше

[Jesse 958]

1 час назад, inn3r сказал:

Может кто-то знает, как достать из флоу эти кэфы, я так понимаю они нужны для устранения неоднородности поля давления по контуру конструкции

а вручную эти коэф-ты высчитать никак не получается? Геометрия то простая - круг..

 

Вообще, если вы сами проектируете этот молниеотвод, то можно подобрать такие его размеры чтобы выполнялось условие

19 часов назад, karachun сказал:

Может V<Vкр и вообще можно спать спокойно.

То бишь двигаться в сторону простоты расчёта и предсказуемости результата, которая даёт линейная статика.. а то вы сейчас бадаться с Флоу будете, затем с нелин динамикой и вообзе хрен чё получиться... чем больше расчётов и чем они сложнее, тем менее надёжный результат.
Это обычная практика в проектировании, насколько я знаю: если вы не гонитесь за металлоёмкостью как в аэрокосмической сфере или ещё какими параметрами, то чё париться?)
Самое главное, что вы нормам удовлетворите..)) и Заказчику

Изменено 11 августа 2020 пользователем Jesse

[ДОБРЯК 602]

5 минут назад, Jesse сказал:

а то вы сейчас бадаться с Флоу будете, затем с нелин динамикой и вообзе хрен чё получиться...

Это линейная задача и в статике и в динамике. 

Такие конструкции работают в линейной зоне, с большим запасом. 

Поэтому и не падают...

 

[inn3r 16]

3 minutes ago, Jesse said:

Вообще, если вы сами проектируете этот молниеотвод, то можно подобрать такие его размеры чтобы выполнялось условие

Оно не выполнится, пока d не будет метр хотя бы)

4 minutes ago, Jesse said:

19 hours ago, karachun said:

Может V<Vкр и вообще можно спать спокойно.

То бишь двигаться в сторону простоты расчёта и предсказуемости результата, которая даёт линейная статика.. а то вы сейчас бадаться с Флоу будете, затем с нелин динамикой и вообзе хрен чё получиться... чем больше расчётов и чем они сложнее, тем менее надёжный результат.
Это обычная практика в проектировании, насколько я знаю: если вы не гонитесь за металлоёмкостью как в аэрокосмической сфере или ещё какими параметрами, то чё париться?)
Самое главное, что вы нормам удовлетворите..)) и Заказчику

)))))))))))))))))

 

28 minutes ago, inn3r said:

16 hours ago, статист said:

Ну в сп есть пункт:

Но если до него дойдет, то и нужно думать.

Ну собственно теперь 3 первых собственных частоты меньше

Ну получается, что пульсационную составляющую я не могу определить без динамического расчета 

Либо необходимо увеличивать сечение или укорачивать молниеотвод для того чтобы вписаться

[inn3r 16]

29 minutes ago, ДОБРЯК said:

Такие конструкции работают в линейной зоне, с большим запасом. 

Поэтому и не падают...

22 метровый тонкий стержень на высоте 30м, закрепленный на сосуде, без дополнительной фиксации?

[ДОБРЯК 602]

7 минут назад, inn3r сказал:

22 метровый тонкий стержень на высоте 30м, закрепленный на сосуде, без дополнительной фиксации?

В данном случае это будет тонкая 22 метровая удочка...

И работать удочка будет в линейной зоне. Это если удочка не одноразовая...

 

[karachun 2 038]

2 часа назад, inn3r сказал:

Чтобы из этого свести к этому

Для начала перечитайте приложение В2. Там сила прикладывается в направлении перпендикулярном направлению ветра. Те это не коэффициент лобового сопротивления а к-т подъемной силы.

1 час назад, Jesse сказал:

а вручную эти коэф-ты высчитать никак не получается? Геометрия то простая - круг..

Что интересно - для цилиндра легко найти Cd(Re) а вот Cl(Re) только отдельные продувки.