Расчет на сейсмику

[rasta89 113]

Всем привет.

Кто сталкивался с расчетами на сейсмику в ANSYS?
Задача такая, есть трубопровод, закреплен на опорах, к сетям и к насосу. В трубах есть давление, жидкость вода, есть температура.

Красное- опоры тр-да, желтое подкл к сетям, синее - к насосу.

Модель вложена.

 

Необходимо рассчитать на сейсмику, т.е. выдерживает ли данная конструкция на сейсмику. Говоря "на сейсмику" я имею в виду что у нас есть сейсмичность района строительства 5 баллов (согласно СП).

Спецы, подскажите с чего начать? Это static расчет?  Какие инструменты используются? Раньше не сталкивался. Задайте пожалуйста вектор, дальше разберусь.

нагнетание(без завдижек)4.stp

[Bonus 70]

2 минуты назад, Jesse сказал:

а если срыв вихрей близкий к резонансу? тоже пофиг на массовые хар-ки?)

И на этом основании, как Вы хотите скрестить ужа с ежом? Это разные процессы. В случае сейсмики мы не говорим о конкретных частотах. мы говорим о спектре.

Цитата

прощу прощения, сэээр, но вы не ответили на мой вопрос

Ответил: спектр это не нагрузка которую можно преобразовывать, это отклик простого маятника с заданной собственной частотой и демпфированием. Мало того, спектры еще расширяются и упрощаются.

[Jesse 958]

25 минут назад, Bonus сказал:

В случае сейсмики мы не говорим о конкретных частотах. мы говорим о спектре.

а для ветровой нагрузке динамики и частот не существует..?)

25 минут назад, Bonus сказал:

Ответил: спектр это не нагрузка которую можно преобразовывать, это отклик простого маятника с заданной собственной частотой и демпфированием. Мало того, спектры еще расширяются и упрощаются.

ясно. Будем ждать другого мнения от других участников форума..))

Изменено 6 декабря 2022 пользователем Jesse

[Bonus 70]

6 минут назад, Jesse сказал:

а для ветровой нагрузке динамики и частот не существует..?)

В случае ветра, у нас есть более менее определенная частота и скорость ветра. Труба раскачивается в резонансе, т.е. не за один цикл нагружения.  Влияет форма трубы на величину нагрузки как площадь сечения так и на частоту срыва. В случае сейсмики нагрузка носит более случайный характер как по частоте так и по амплитуде. для этих методов спектральный анализ лучше подходит. Спектр это не нагрузка. Спектр не зависит от формы изделия. Уже смоделировали ранее как ведет себя маятник заданной частоты и демпфирования при характерной случайной нагрузке и его отклик заложен в спектр.

[Jesse 958]

7 минут назад, Bonus сказал:

В случае ветра, у нас есть более менее определенная частота и скорость ветра.

а если нет определённой частоты? а если не обязательно труба, а сложная конструкция и автоколебания/флаттер?

 

7 минут назад, Bonus сказал:

Влияет форма трубы на величину нагрузки как площадь сечения так и на частоту срыва

а масса не влияет?) понял..

 

8 минут назад, Bonus сказал:

В случае сейсмики нагрузка носит более случайный характер как по частоте так и по амплитуде.

фантазируете, сэр..)

8 минут назад, Bonus сказал:

Уже смоделировали ранее как ведет себя маятник заданной частоты и демпфирования при характерной случайной нагрузке и его отклик заложен в спектр.

откуда случайные нагрузки? сами же выше писали что

 

44 минуты назад, Bonus сказал:

спектр это не нагрузка которую можно преобразовывать, это отклик простого маятника с заданной собственной частотой и демпфированием

 

[soklakov 1 475]

1 час назад, Jesse сказал:

Будем ждать другого мнения от других участников форума..))

Я отчетливого помню слайд с тремя спектрами - в ускорениях, скоростях и перемещениях, а также указанными ранее  формулками пересчёта.

Оно, конечно, ничего не доказывает, но речь шла именно о спектрах.

[Fedor 1 597]

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

[Jesse 958]

1 час назад, soklakov сказал:

Я отчетливого помню слайд с тремя спектрами - в ускорениях, скоростях и перемещениях, а также указанными ранее  формулками пересчёта.

Оно, конечно, ничего не доказывает, но речь шла именно о спектрах.

тыкните пож-ста куда смотреть)

[Bonus 70]

Советую почитать что такое спектральный анализ и как получается спектр, вместо того что бы на ответы искать новые вопросы. Например здесь:

https://www.ansys.soften.com.ua/about-ansys/blog/234-raskryvaem-sekrety-rascheta-po-spektralnoj-plotnosti-chast-i.html

Для тех кого пугает множество букв, выделю два высказывания с которыми согласен:

- В таком подходе утрачивается информация о фазах процесса, и остаётся только информация о максимальной амплитуде для каждой частоты.

- Величина спектра на данной частоте f определяется как величина максимального отклика в нестационарном расчете колебательной системы, имеющей одну степень свободы и частоту собственных колебаний, равную f.

Для тех кто продолжает искать вопросы не видя ответа: из графика полученых ускорений (с историей), берется максимум по ускорению (без истории) для одного маятника, а потом переходим к другому маятнику (а не точке во времени, фазе, частоте, периоду и т.п.).

[статист 608]

05.12.2022 в 17:38, Jesse сказал:

господа', такой вопрос: а если у меня спектры ответа в перемещениях, а я хочу получить спектры для ускорений, то я ведь в этом случае тоже могу (как и для АЧХ) тупо умножить на w^2 и получить спектры для ускорений таким образом? т.е. воспользоваться свойством преобр-я Фурье для спектров ответа тоже можно? 

Мне кажется да. 

Ускорение - вторая производная от перемещений. Вот и считаем.

u = u0*sin(w t)

a = - u0*w^2*sin(w t)

[Jesse 958]

4 часа назад, Bonus сказал:

Советую почитать что такое спектральный анализ и как получается спектр, вместо того что бы на ответы искать новые вопросы. Например здесь:

https://www.ansys.soften.com.ua/about-ansys/blog/234-raskryvaem-sekrety-rascheta-po-spektralnoj-plotnosti-chast-i.html

Для тех кого пугает множество букв, выделю два высказывания с которыми согласен:

- В таком подходе утрачивается информация о фазах процесса, и остаётся только информация о максимальной амплитуде для каждой частоты.

- Величина спектра на данной частоте f определяется как величина максимального отклика в нестационарном расчете колебательной системы, имеющей одну степень свободы и частоту собственных колебаний, равную f.

Для тех кто продолжает искать вопросы не видя ответа: из графика полученых ускорений (с историей), берется максимум по ускорению (без истории) для одного маятника, а потом переходим к другому маятнику (а не точке во времени, фазе, частоте, периоду и т.п.).

мужик, ты честно сказать хорошо воздух гоняешь - из тебя бы вышел отличный современный политикан

ну серьеёзно .. вот как всё это что ты пишешь , вывод спектров ответа и всё такое, поможет понять можно ли получать спектры ускорений из спектров перемещений по формуле

 

4 часа назад, статист сказал:

a = - u0*w^2*sin(w t)

азы мы итак знаем)

[статист 608]

43 минуты назад, Jesse сказал:

азы мы итак знаем)

А если учесть, что метод отклика - это максимальный отлик маятника на данной частоте, то берем производную по маятнику на определенной частоте

4 часа назад, статист сказал:

u = u0*sin(w t)

a = - u0*w^2*sin(w t)

получаем то что хотели.

Я так понял есть хитровывернутые преобразования для разных хитровывернутых кодов, но самый простой способ этот.

 

0207.pdf

Изменено 6 декабря 2022 пользователем статист

[Bonus 70]

11 часов назад, статист сказал:

А если учесть, что метод отклика - это максимальный отлик маятника на данной частоте, то берем производную по маятнику на определенной частоте

получаем то что хотели.

Я так понял есть хитровывернутые преобразования для разных хитровывернутых кодов, но самый простой способ этот.

 

0207.pdf 92 \u041a\u0431 · 5 скачиваний

Смысл в том что от формулы a = - u0*w^2*sin(w t)  нужно оставить только a_max_i=u_max_i*w^2 верно обратное преобразование как в вашем файле: a_max_i/w^2=u_max_i там речь идет о том как получить кинематическую нагрузку для протяженных конструкций типа труб, когда есть риск взаимного перемещения разных точек закрепления. Честно говоря я не совсем уверен в правильности подхода, так как взаимное перемещение точек основания, зависит от колебания основания, а спектр ускорения это поведение маятника, причем с заданным демпфированием.

Наверно, эта статья это неправильная трактовка метода получения спектра, например здесь:

ТЕОРИЯ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ_Курс лекций_С.Б. Синицын

Цитата

С помощью современных средствах вычислительной техники
можно получить спектр ускорений по следующему алгоритму:
1) моделируем на компьютере систему с одной степенью свобо-
ды, например невесомый стержень с массой на конце, задаем ак-
селерограмму, решаем задачу и находим максимальное перемеще-
ние;
2) повторяем решение с другой массой, т.е. с другим периодом
собственных колебаний, и таких решений должно быть 50–100, на
всем интервале расчетных периодов, т.е. получаем спектр переме-
щений C z;
3) строим псевдоспектр ускорений по формуле Cw(T) = ω2Cz.

 

Дело в том, что здесь чисто технически проще отследить максимальное перемещение, конкретного маятника, с заданной частотой и демпфированием, а потом преобразовать в ускорение. Но как говорится "фарш невозможно провернуть назад", и получить из ускорения маятника полученное как  максимальное перемещение маятника, имеющего определенную собственную частоту, а потом взять и преобразовать в частоту возбуждения основания, ее перемещение и ускорение.

 

Да и еще момент, который так сложен для понимания. В случае ветрового колебания мы имеем резонанс т.е. на какое то время мы имеем возбуждение на одной частоте, т.е. идет накопление энергии с каждым колебанием. Считать это можно например гармоническим анализом, в котором можно говорить о частотной оси но в каждой точке мы работаем с одной частотой. Спектральный анализ характерен для возбуждений переходных и несколько случайных. Поэтому, важно исследовать влияние не одной частоты, а их суперпозиции, нужно набрать определенную эффективную массу, можно попробовать использовать miss mass метод что бы добрать массу.

[статист 608]

1 час назад, Bonus сказал:

Дело в том, что здесь чисто технически проще отследить максимальное перемещение, конкретного маятника, с заданной частотой и демпфированием, а потом преобразовать в ускорение. Но как говорится "фарш невозможно провернуть назад", и получить из ускорения маятника полученное как  максимальное перемещение маятника, имеющего определенную собственную частоту, а потом взять и преобразовать в частоту возбуждения основания, ее перемещение и ускорение.

Если у вас есть максимальное ускорение для маятника определенной собственной частоты, то максимальное перемещение для этого маятника Вы получить можете, а обратно нет, я правильно Вас понял?

[Bonus 70]

6 минут назад, статист сказал:

Если у вас есть максимальное ускорение для маятника определенной собственной частоты, то максимальное перемещение для этого маятника Вы получить можете, а обратно нет, я правильно Вас понял?

Нет, то что Вы говорите получить можно, но только для определенного маятника(частоты): a_max_i=u_max_i*w^2. Я говорю о том, что мы не можем рассматривать спектр как поведение основания, спектор это поведение маятников, причем взятое по максимуму. Частота это не частота основания, как самостоятельного объекта, это частота разных маятников, причем с определенным демпфированием. Поэтому, нельзя частотную область рассматривать как функция одного объекта, основания. Для того что бы получить спектор используют график акслограмму или сейсмограмму:

Как видим, процесс нестационарный. Можно найти спектры ускорений основания, т.е. максимальные ускорения основания для разных частот. Но это не то что используется в прочностных расчетах. Это также сборный график, так как мы рассмотрим все пики отдельно, сгруппируем их по частотам и выберем там максимальные ускорения для каждой частоты, а потом еще и обведем плавной линией те частоты которые не сработали. Собственно кривые ускорений и перемещений мы тоже потеряем. Здесь важен момент накопления энергии, т.е. раскачивания. Потому как одиночное колебание без резонанса, это удар, что несколько отличается от того, что мы хотим посмотреть. А именно, суммарное воздействие. Так как землетрясение возможно будет иметь другую кривую ускорения, то и спектр может поменяться, поэтому его расширяют и конечный спектр имеет более простую форму описанную в нормах.

[статист 608]

16 минут назад, Bonus сказал:

 

 

Вот эти вот графики Вы во что переводите? В такие вот зависимости, верно?

 

 

Здесь период маятника Т легко можно перевести в частоту этого маятника. Меряется максимальный отклик на воздействие каждого маятника. И на графике проставляется соответствующим собственным колебаниям маятников максимально достижимое ими ускорение при приложении этого воздействия. Это происходит для каждого отдельно маятника.

И снова повторю свой вопрос: что Вам мешает перевести для каждого отдельно маятника перемещения в ускорения, если вы можете с легкостью перевести ускорения в перемещения по формуле: u = a/w^2?

Отвечу: ничего. Нужно только учесть коэффициент демпфирования при желании. Но так как он обычно берется 5%, то можно его особо и не учитывать.

[Bonus 70]

14 минут назад, статист сказал:

Вот эти вот графики Вы во что переводите? В такие вот зависимости, верно?

 

 

 

Здесь период маятника Т легко можно перевести в частоту этого маятника. Меряется максимальный отклик на воздействие каждого маятника. И на графике проставляется соответствующим собственным колебаниям маятников максимально достижимое ими ускорение при приложении этого воздействия. Это происходит для каждого отдельно маятника.

И снова повторю свой вопрос: что Вам мешает перевести для каждого отдельно маятника перемещения в ускорения, если вы можете с легкостью перевести ускорения в перемещения по формуле: u = a/w^2?

Отвечу: ничего. Нужно только учесть коэффициент демпфирования при желании. Но так как он обычно берется 5%, то можно его особо и не учитывать.

С этим согласен, но только я не совсем уверен в этом:

Цитата

w^2 и получить спектры для ускорений таким образом? т.е. воспользоваться свойством преобр-я Фурье для спектров ответа тоже можно

 

Можно взять характерную точку в конструкции ее перемещение и она должна быть связана с ускорением: x=a/(2*3.14*f)^2 что в принципе то, о чем мы говорим, но к преобразованию Фурье это не имеет отношения. Мы рассматриваем здесь не спектр, а конкретный маятник и зависимость его перемещения и ускорения. Что касается демпфирования, то я бы им не пренебрегал, например первое по гугл:

Можно также поиграться с демпфированием в гармоническом анализе.

[статист 608]

3 минуты назад, Bonus сказал:

воспользоваться свойством преобр-я Фурье для спектров

Я про Фурье не рассуждал.

 

4 минуты назад, Bonus сказал:

Что касается демпфирования, то я бы им не пренебрегал, например первое по гугл:

Вы показываете картинку по спектру отклика для ускорений.

Я же говорил о пренебрежении демпфированием при переводе перемещений в ускорение. Там формулы преобразования будут другими, но при небольшом демпфировании различиями можно пренебречь

 

 

 

[Fedor 1 597]

Если известно перемещение, то можно же и прямо его задать  ограничив смещение крайних точек ...  

[Bonus 70]

12 минут назад, Fedor сказал:

Если известно перемещение, то можно же и прямо его задать  ограничив смещение крайних точек ...  

Можно, для одномассового маятника. Но мы же говорим о реальной конструкции. Для этого хорошо бы знать характерную точку куда приложить. Потом, это тоже будет не совсем правильно, так как мы приложим перемещение в один узел, так что лучше ускорение. Кроме того, нужно учитывать суперпозицию других мод, так как в реальной конструкции эффективная масса собирается с нескольких мод. Здесь мы приходим к статически эквивалентному методу, когда берем максимальное ускорение и умножаем на 1.5 где 50% это вклад других мод. Тогда мы попытаемся использовать ускорение каждой моды для каждой моды отдельно и добро пожаловать в спектральный анализ.

[Fedor 1 597]

При конструировании надо быстро принимать решения, да и уровень неопределенности в любом случае достаточно высок. И перемещения можно приложить не в одной точке а в группе примерно одинаковых. :)  

Например у перекрытия на котором известны перемещения.  Наибольшие деформации все равно будут в колоннах и стенах ... 

Изменено 7 декабря 2022 пользователем Fedor