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

 

 

[Jesse 960]

10 минут назад, inn3r сказал:

Анализ частот

хотя тогда всё равно остаётся неясным поведение конструкции на гифке.........

 

32 минуты назад, inn3r сказал:

я про то, что соединение улетело)

хыхда, выглядит странно. Жаль сам расчёт не могу посмотреть..))

 

8 минут назад, karachun сказал:

@Jesse @inn3r Вы куда-то не в ту сторону зашли. Выполнить Harmonic Response и тогда сразу будет видно как конструкция себя ведет.

ну я про это выше упоминал: у человека нагрузка задана во временной области. А в Harmonic Responce мы в любом случае вынуждены прикладывать в частотной... А ни прямого, ни обратного преобр-я Фурье в СВ нет насколько я знаю.. НУ и, собственно, остаётся либо Модальная временная история (линейный тренжиент), либо нелинейная динамика. И второй вариант тут имхо лучше (сразу двух зайцев).
А так если честно я поймал себя на мысли, что тут достаточно убедиться, что нет сильной нелинейности, и сделать обычный линейный статический анализ. А там уже с нормами играться: чё требуют, чё куда прикладывать, на какие коэфф-ты умножать. В "ветряные" нормы честно сказать неохота заглядывать, своих хватает... Да и едва ли там чего нвоого встретишь............

Изменено 10 августа 2020 пользователем Jesse

[karachun 2 038]

4 минуты назад, Jesse сказал:

ну я про это выше упоминал: у человека нагрузка задана во временной области. А в Harmonic Responce мы в любом случае вынуждены прикладывать в частотной... А ни прямого, ни обратного преобр-я Фурье в СВ нет насколько я знаю..

Так нагрузка ведь должна быть по синусоиде, для этого Фурье не нужен.

6 минут назад, Jesse сказал:

А там уже с нормами играться: чё требуют, чё куда прикладывать, на какие коэфф-ты умножать.

Ага, вот с этого нужно и начинать, а то окажется что эти понтовые нелинейные расчеты можно разве что в рамку на стене повесить.

[Jesse 960]

17 минут назад, karachun сказал:

Так нагрузка ведь должна быть по синусоиде, для этого Фурье не нужен.

это ещё почему?) это был бы очень "удобный" ветер, дуй он по синусоиде
сверху картинки вроде по параболе пытались приложить, ну а я думал что вообще функция-ступенька. По идее её можно разложить в ряд (вручную или где-то в онлайн калькуляторах), удержать две первые гармоники и приложить в модальной временной истории. Но это уже заморочки. Тем более не факт, что там быстро сходится ряд будет (точнее его коэфф-ты. Иначе говоря не факт, что хватит двух гармоник), а в этом типе анализа в СВ можно только сумму двух гармоник прикладывать. Либо так по точкам, но это уже дикие заморочки, поэтому я нелин динамику сразу предлагал..

 

17 минут назад, karachun сказал:

Ага, вот с этого нужно и начинать, а то окажется что эти понтовые нелинейные расчеты можно разве что в рамку на стене повесить.

да я как раз думал, что ТС со статикой закончил и перешёл к "понтам"
 

Касательно непонятной гифки: мы наверно всётаки слишком близко к первой СЧ, поэтому колебания заметны... Это не в пользу нелинейной динамики, потому что анализ затруднителен..
А что "в пользу" - то что в запас идёт (по идее). ..

Изменено 10 августа 2020 пользователем Jesse

[inn3r 16]

В гармоническом анализе приложил те же нагрузки что и в статике, получил график отклика, это для самой верхней точки

Помогите расшифровать, что здесь изображено.
Если я буду прикладывать нагрузку заданную с резонансной частотой, то собсна получу ускорение которое на графике в заданном узле?

 

 

[ДОБРЯК 602]

5 часов назад, Jesse сказал:

хз.. ну по крайней мере в линейном тренжиенте в СВ с настроенными параметрами интегрирования по Ньюмарку альфа = 0,5 и бэтта = 1/6 или по Уилсону >1,37 метод будет безусловно устойчивым. И считает бодро.

От шага интегрирования зависит устойчивость метода. 

И естественно бодрость расчета.

И в нелинейной динамике метод Ньюмарка безусловно устойчивый?????

[Jesse 960]

20 минут назад, inn3r сказал:

Если я буду прикладывать нагрузку заданную с резонансной частотой, то собсна получу ускорение которое на графике в заданном узле?

ну в общем то да. Если утрировать, то каждый пик на графике соответствует отклику на резонансной частоте. Вас интересует только первый пик.
Ну я потихоньку начинаю понимать логику @karachun: то есть мы гарантированно знаем, что под ветром конструкция будет колебаться по 1-й форме.. юзаем Harmonic Response, задаём в функции возбуждения для первой частоты нашу нагрузку (для остальных можно погасить), и смотрим отклик. С точностью до свободных колебаний и небольшой нелинейности резульатты рассчёта будут актуальны.
Но мы, на мой взгляд, упускаем важный момент: форму кривой возбуждения. В Harmonic Response у нас то синусоида. А на самом деле....?!

17 минут назад, ДОБРЯК сказал:

От шага интегрирования зависит устойчивость метода. 

И естественно бодрость расчета.

И в нелинейной динамике метод Ньюмарка безусловно устойчивый?????

если честно, то я сюда глубоко не копал.. (наверно потому что задач особо таких нет).
К применении к линейной динамике в хэлпе пишут про безусловную устойчивость метода. Там и шаг постоянный, нерегулируемый. Но шаг там влияет только на точность, не на сходимость.. А в нелинейной динамике понятное дело от шага зависит и сходимость неявной схемы...

Изменено 10 августа 2020 пользователем Jesse

[karachun 2 038]

49 минут назад, Jesse сказал:

это ещё почему?)

Вот почему.

Если я ничего не путаю то стандарты считают ветер как нагрузку состоящую из двух частей - постоянной и периодической. У периодической есть амплитуда и частота, зависящие от скорости ветра и диаметра антенны.

@inn3r Вообще откуда взялась эта парабола? Из СП? Что-то сомнительно.

[Jesse 960]

1 минуту назад, karachun сказал:

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

да. пока что всё упирается в то, что мы понятия не имеем о кривой возбуждения. дальнейшие разговоры бесполезны...

[ДОБРЯК 602]

11 минут назад, Jesse сказал:

Там и шаг постоянный, нерегулируемый.

Для всех задач одинаковый шаг интегрирования?

Изменено 10 августа 2020 пользователем ДОБРЯК

[karachun 2 038]

@Jesse Ну я вот заглянул в СП и теперь имею.

http://docs.cntd.ru/document/456044318

Сперва нужно выполнить операции в п.11.3 - найти лямбду (это скорее всего гибкость и она больше 20). Дальше находим критическую скорость. Если она больше реальной скорости ветра то резонанс возможен. Вот число Струхаля это как раз критерий подобия у вихревых дорожек, как на гифке в предыдущем посте.

Для этих расчетов нужно только знать собственные частоты и немного газодинамики. По сути через Vкр мы сравниваем частоту срыва вихря с собственными частотами. И только если попали в резонанс то переходим дальше.

@inn3r 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.

Спойлер

 

Изменено 10 августа 2020 пользователем karachun

[karachun 2 038]

@Jesse @inn3r Если резонанс возможен то переходим в приложение В2. Здесь уже понадобиться форма колебаний для каждой резонансной частоты которая попадает в диапазон скоростей, ее нужно будет нормировать на единицу.

Единственное что я не понял - эта нагрузка прикладывается в виде статической нагрузки или в виде динамической. Может @Борман или @Fedor подскажут. Если смотреть по ссылке @статист то там все приводится к статике. Получается что нужна только статика и собственные частоты.

Ну и еще вопрос - насколько вообще этот СП применим именно молниеотводу, все таки он очень гибкий.

Спойлер

 

 

Изменено 10 августа 2020 пользователем karachun

[ДОБРЯК 602]

14 минут 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???

[inn3r 16]

33 minutes ago, karachun said:

Вы эти проверки делали или нет?

 

On 8/6/2020 at 3:26 PM, inn3r said:

Посчитал по СП 20.13330.2016 ветровую нагрузку для верхнего сечения

 

[karachun 2 038]

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

Если нет, то как тогда интерпретировать эту фразу?

@inn3r Ок, не заметил. Тогда получается что достаточно приложить эту силу по статике.

[статист 608]

В 06.08.2020 в 16:20, статист сказал:

У Вас 5 участков, на каждый рассчитайте и задайте свое давление. Сделайте перед этим частотный анализ, чтобы определить, попадаете в динамические нагрузки или нет. Дальше считаете по нормам суммарное давление (статическое и динамическое) и задаете ее с наветренной стороны в статическом анализе и смотрите результат. Потом можете посчитать и на устойчивость, если есть желание.

Переходим на следующий виток =)

[ДОБРЯК 602]

23 минуты назад, karachun сказал:

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

Собственные вектора определяются с точностью до постоянного множителя. Можно умножить можно разделить.

Зачем делать эту работу?

 

[Jesse 960]

1 час назад, ДОБРЯК сказал:

Для всех задач одинаковый шаг интегрирования?

Для линейной динамики (тренжиент анализ)

[ДОБРЯК 602]

6 минут назад, Jesse сказал:

Для линейной динамики (тренжиент анализ)

И чему равен этот шаг интегрирования одинаковый для всех задач?

[karachun 2 038]

20 минут назад, статист сказал:

Переходим на следующий виток =)

Да, я на этот комментарий внимания не обратил. Посижу тогда в сторонке или лучше пойду в раздел газодинамики, чтобы не нагнетать.

15 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Зачем делать эту работу?

 

Изменено 10 августа 2020 пользователем karachun

[Jesse 960]

53 минуты назад, статист сказал:

  В 06.08.2020 в 16:20, статист сказал:

У Вас 5 участков, на каждый рассчитайте и задайте свое давление. Сделайте перед этим частотный анализ, чтобы определить, попадаете в динамические нагрузки или нет. Дальше считаете по нормам суммарное давление (статическое и динамическое) и задаете ее с наветренной стороны в статическом анализе и смотрите результат. Потом можете посчитать и на устойчивость, если есть желание

 

1 час назад, karachun сказал:

Если смотреть по ссылке @статист то там все приводится к статике. Получается что нужна только статика и собственные частоты.

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

Это как в сопромате мы смело можем ударную нагрузку свести статической, помноженной на коэф динамичности, при условии что форма колебаний первая. А если высшие формы колебаний (волны побегут), то этот подход не верен....

(У Беляева помню где то строго оговорено это было даже)

Получается, в любом случае динамика (динамический анализ) нужна в мкэ (если мы проверили критическую скорость и сравнили её с минимальной СЧ).

 

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

Изменено 10 августа 2020 пользователем Jesse