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

[soklakov 1 475]

1 час назад, Jesse сказал:

да ехать далеко..)) а ожиданий мало получить суперпрорывную инфу))

Так надо не просто слушать лекции, а вопросы задавать. Тогда шанс что-то получить будет. Беседа с хорошим профессором - крайне ценная штука.

[Jesse 960]

6 часов назад, soklakov сказал:

Так надо не просто слушать лекции, а вопросы задавать. Тогда шанс что-то получить будет. Беседа с хорошим профессором - крайне ценная штука.

да у меня всего то вопрос как они строили спектр ответа электромагнита по результатам виброиспытаний... спросил конкретно о чём @Bonusвыше волновался типа "что если спектр ответа строится по стационарному сигналу, т.е. установившейся синусоиде/гармонике". Он мне в ответ начал раскачивать условие про стационарности случайных процессов....

С третьей попытки вроде получилось донести до него, что я имею в виду стационарность не в смысле стационарность ансамбля реализаций случайного процесса, а обычную стационарность, которую подразумевают многие на этом форуме - вот эту штуку короче (если быть более корректным, то требуем выполнения условия эргодичности, иначе говоря когда одна реализация вполне характеризует весь ансамбль, и в таком случае мы можем считать сигнал детерминированным, но я не стал всё это говорить чтоб не выпендриваться и сконцентрироваться на вопросе).

 

Короче, по его мнению ничего ужасного в этом нет если спектр ответа строится по стационарному гармоническому отклику..))

Изменено 16 апреля 2023 пользователем Jesse

[Jesse 960]

То что сейсмическая нагрузка является нестационарной для многих аксиома. И тут уже обсуждалось, что БПФ для такой нагрузки лучше не брать.
Но всё-же.. а как обосновать эту нестационарность? По-хорошему., по-научному..))
Вот мне дали акселерограмму, где представлена зависимость ускорения от времени. Как понять и доказать что данный сигнал нестационарен?

Первое что приходит в голову - спектр меняется, его частотные характеристики. И Фурье-преобразование тут не канает.. А если всё же сильно хочется проводить анализ прочности конструкции в частотной области? Быть может воспользоваться оконным преобразованием? Или заюзать вейвлет-анализ с вейвлетами Габора и Морле? Кто-нибудь так делает?)

 

Но вернёмся к доказательству нестационарности. Спектр меняется - хорошо.. А если рассмаотреть самый общий случай, что наша сейсмическая нагрузка - это случайный процесс, а данная акселерограмма только лишь одна реализация этого случайного процесса? Тогда в ход идут уже другие (вероятностные) условия стационарности - постоянная дисперсия и мат ожидание по времени. 
Но вот тут загвоздка, которая мне уже давно терзает душу... 
Постоянность дисперсии и мат ожидания по времени мы то должны проверять на ансамбле акселерограмм! 
т.е. на такой штуке

А проверять постоянность дисперсии и мат ожидания (точнее говоря, их статистические аналоги - вариацию и среднее) только лишь на одной реализации по идее будет уже неправильно! Почему? Потому что если мы довольствуемся только лишь одной реализацией, то мы полагаем что случайный процесс эргодичен, а это более сильное свойство чем стационарность. Да и так просто судить: одна реализация может быть как бы стационарной, а другая - нет...
Что это означает? А то, что если у нас есть априорная инфа, что нагрузка нестационарная, то надо требовать 20, 50, 100 акселеграмм? Так что ли?
Какая-то фигня* получается.. Ведь считает народ во всяких тренжиентах во временной области отклик конструкции на нестационарную нагрузку, имея на руках лишь один график ускорения/силы, и ничего. Норм, работают. Никто не требует 100500 реализаций.
От слов к делу.
Многие при слове "случайный" наверняка вспомнили про Random Vibration в Ansys или SW Sim.
Вот тут, например, в этих коротеньких видео
https://www.youtube.com/watch?v=LM_7o0n3mzw
чел объясняет условие стационарности входного сигнала как постоянное среднеквадр. откл-е (корень квадратный из вариации)..
А вот здесь
https://www.youtube.com/watch?v=ZnV71QSGgtQ
объясняет как преобразовать исходный сигнал по времени в PSD, которая вбивается на вход в Random Vibration.
В обоих случаях только одна реализация, без всяких понтов.

Может я конкретно так запутался? Быть может нестационарность понимается в разных смыслах? Или вводятся дополнительные допущения?
Кто разжуёт, тот молодец..) Пока что туман вообще)
 

 

[Jesse 960]

13.02.2024 в 13:56, Jesse сказал:

Что это означает? А то, что если у нас есть априорная инфа, что нагрузка нестационарная, то надо требовать 20, 50, 100 акселеграмм? Так что ли?
Какая-то фигня* получается.. Ведь считает народ во всяких тренжиентах во временной области отклик конструкции на нестационарную нагрузку, имея на руках лишь один график ускорения/силы, и ничего. Норм, работают. Никто не требует 100500 реализаций.

Пока что пришёл к выводу, что если источник нагрузки физически случайный (типа запись давления от турбулентных пульсаций, акселерограмма реального землетрясения или какой-нибудь шум) и нестационарный, то без ансамбля реализаций никак не обойтись..
Если нагрузка представляет собой детерминированный нестационарный сигнал, то идём и спокойно считаем в Dynamic Structural -  Transient..
Если же нагрузка суть нестационарный случайный сигнал, а на руках у нас только одна реализация (запись) сигнала, то Dynamic Structural - Random Vibration не проканает. Что в таком случае делать - загадка...

[Orchestra2603 224]

On 2/13/2024 at 12:56 PM, Jesse said:

Как понять и доказать что данный сигнал нестационарен?

Ну, если уже в рамках одной реализации моменты распределения, например, меняются, то процесс уже сразу можно считать нестационраным. Но какая-то одна реализация стационарна - то это не значит, что процесс стационарен - это да. Это еще хорошо, когда у нас есть четкое начало и конец реализации, как у землетрясения. А вывыает так, что просто идет сплошняком непрерывное измерение, и по сути  ты уже сам бьешь на интервалы, как тебе надо, и по сути так и формируется твой ансамбль реализации, например, ветровая нагрузка. Легко себе можно представить какой-то временной интервал, когда нагрузка ведет себя стационарно час или сутки, например, а потом на другом интервале начинаются порывы сисльные, и та совсем другой процесс. вообще говоря, начинается. Но насколько это для сейсмики редевантно - я хз.

 

On 2/13/2024 at 12:56 PM, Jesse said:

Или заюзать вейвлет-анализ с вейвлетами Габора и Морле? Кто-нибудь так делает?)

Уже лет 10 хочу освоить вейвлеты, но пока никак толком не смог. Да, и книжки хорошей, чтобы именно вейвлет-анализ систем был, чтобы прям вот "вейвлет спектр входа, вейвлет-спектр выхода, так вот оно все меняется, и т.д." Если что-то знаете, то посоветуйте ))

Я последнее время занимаюсь всякими нестационарными импульсными нагрузками. Там как бы я задавал модель процесса во времени, и параметры последовательности этих импульсов уже задаются случайно с нужными распределениями. Если задешь на вход достаточно длинную реализацию из жтих импульсво. то в какой-то момент можно видеть, как начинает устаканиваться распределение выхода, т.е. начинает к чему-то в вероятнотсном смысле сходится процесс. Но это чисто мои такие выдумки. Ни на какую истину в последенй инастанции я не претендую))

 

Т.е. мое мнение такое, что надо строить некоторую модель процесса во времени, но параметризация этого процесса идет набором случайных величин, которые как-то распределены Хорошо, если есть какие-то данные, публикации, что-то на что можно опереться в этом плане. Т.е. тогда у нас в руках уже не одна реализация, а целый, можно сказать, генератор этих реализаций. Остается только сгенерировать "самую плохую" для конструкции реализацию, такую что веротяность в жизни встреть такую или хуже, там, 2, 1, 0.0001 % , сколько уже по нормам нужно или еще из каких-то соображений.

 

В целом, все мысли правильные! Просто здесь уже начинается творчество. Творите! ))

 

[Jesse 960]

9 часов назад, Orchestra2603 сказал:

А вывыает так, что просто идет сплошняком непрерывное измерение, и по сути  ты уже сам бьешь на интервалы, как тебе надо, и по сути так и формируется твой ансамбль реализации, например, ветровая нагрузка.

вот тут ключевой момент в том, что если мы так делаем (формируем ансамбль из одной длинной реализации, как бы "ножницами разрезаем" его), то мы автоматом используем свойство эргодичности, а оно по определению более сильное, чем стационарность. Т.е. если ваша исходная длинная запись ветровой нагрузки нестационарна, то бить на куски и составлять из неё ансамбль категорически неправильно будет!

 

9 часов назад, Orchestra2603 сказал:

Если что-то знаете, то посоветуйте

да я сам пока на стадии падавана, только только погрузился в тему..
Вообще, мне один мужик с института посоветовал с помощью вейвлетов обработать экспериментальные данные. Ну помните в другой теме писал, там у меня очень простая задача на самом деле: отследить изменение основной гармоники в волновом пакете по времени, и валидировать результаты под теорию. Этот мужик добавил, что типа и на защите диссера плюсом будет знание и использование вейвлетов. 
Научрук же первоначально поддержал мой порыв, но потом сказал что все эти вейвлеты "ерунда", потому что во-первых вся теория строится чисто на частотно-временном представлении, т.е. на частотах и волновых числах.. а во-вторых по его мнению в случае вейвлет преобр-я мы переходим в пространство большей размерности, т.е. от времени (одна переменная) в масштабно-временное. Тут я не очень понял что плохого в пространстве бОльшей размерности., потому что ещё сам не врубился до конца в теорию, которой придерживается работа лаборатории..))
Хотя честно я вот сам не понимаю: если нам надо согласовать результаты анализа с теорией, которая целиком и полностью построена на Фурье-анализе, а сигнал у нас нестационарный, к примеру с линейной частотной модуляцией, то как быть то?) Фурье преобразование к такому сигналу применить чушь ведь получим. Только частотно-временное представление остаётся, только хардкор!)

 

9 часов назад, Orchestra2603 сказал:

Я последнее время занимаюсь всякими нестационарными импульсными нагрузками. Там как бы я задавал модель процесса во времени, и параметры последовательности этих импульсов уже задаются случайно с нужными распределениями. Если задешь на вход достаточно длинную реализацию из жтих импульсво. то в какой-то момент можно видеть, как начинает устаканиваться распределение выхода, т.е. начинает к чему-то в вероятнотсном смысле сходится

вы картинки что ли покажите, а то так мало чего понятно..)) С импульсными нагрузками тоже не работал честно сказать..
Да и со случайными процессами, чего уж тут...

[Orchestra2603 224]

4 hours ago, Jesse said:

вы картинки что ли покажите, а то так мало чего понятно..))

не могу.. Non-disclosure Agreement подписал ))

[Jesse 960]

Имеются спектры ответа.
Если у нас сейсмическое воздействие, то при испытаниях на сейсмику на вибростенде выбирают значение ускорение по ZPA (ускорение нулевого периода). Ну либо берут значение ускорение в самое правой части графика, если ZPA не указан. 

 

 

А при внешнем динамическом воздействии (ВДВ, падение самолёта и прочее) ZPA вроде как есть, но его вроде как и нет... 

Понятно, что ВДВ действует в широком динамическом диапазоне, и тут такое понятия как отстройка уже не работает... 

Короче, какое брать ускорение на стенде при ВДВ?

 

 

чисто интуитивно кажется, что нагрузка в таком случае должна быть важна во всём динамическом диапазоне, то надо брать какое-нибудь среднеквадратичное или среднее арифм. значение, что ускорения для всех частот участвовали в расчёте цифры для ускорения на стенде как бы..

Изменено 4 марта пользователем Jesse

[Orchestra2603 224]

6 hours ago, Jesse said:

Короче, какое брать ускорение на стенде при ВДВ?

Не понял сути проблемы... Имеется ввиду, какое задавать ускорение на стенде? А почему нельзя задать случайный сигнал с вот такими вот спектро ответа, как есть?

[Jesse 960]

15 часов назад, Orchestra2603 сказал:

Не понял сути проблемы... Имеется ввиду, какое задавать ускорение на стенде? А почему нельзя задать случайный сигнал с вот такими вот спектро ответа, как есть?

сейсмику проверяем вибрацией. А для синуса на спектрах слишком большое ускорение)
Найти бы нормативный документ, где сказано что именно ZPA надо прикладывать... ВРоде бы не мы одни так делаем, но ссылок нет(

[Orchestra2603 224]

12 minutes ago, Jesse said:

А для синуса на спектрах слишком большое ускорение)

А на стенд можно только синус подать? Обычно в софте есть генератор сигнала

 

И проверяют на что? Я сам именно с сейсмикой не работал, но вибрационных испытаний много всяких видел и делал.  Обычно существуют какие-то нормативные требования по максимальным ускорениям в какой-то полосе частот (например, связано с работоспособностью какого-то оборудования), либо когда речь идет о виброзащите и human comfort (виброзащитные полы, например), то там вообще хитрые предельные кривые, либо это S-N кривые, когда речь идет об усталостной долговечности какого-то узла.

[Jesse 960]

21 минуту назад, Orchestra2603 сказал:

И проверяют на что

вы удивитесь (наверное), но сейсмику проверяем именно вибрацией. Чаще всего в ПМ пишем значение постоянного ускорения в определённом диапазоне частот, т.к. не везде оборудование позволяет воспроизвести сложный АЧХ на входе. Затем на основе выходной АЧХ строятся спектр ответа, который должен огибать исходный/данный. Выше в теме писал про это дело..))

[AlekseyTa 5]

3 часа назад, Jesse сказал:

сейсмику проверяем вибрацией. А для синуса на спектрах слишком большое ускорение)
Найти бы нормативный документ, где сказано что именно ZPA надо прикладывать... ВРоде бы не мы одни так делаем, но ссылок нет(

Нормативного документа нет. Но например для электротехнических изделий АЭП выпускают общие требования и методы аттестации на сейсмостойкость.

Там прописано ZPA и есть даже пункты про ВУВ и ПС.

[Jesse 960]

1 час назад, AlekseyTa сказал:

Нормативного документа нет. Но например для электротехнических изделий АЭП выпускают общие требования и методы аттестации на сейсмостойкость.

Там прописано ZPA и есть даже пункты про ВУВ и ПС.

ссыль дадите?)(

[AlekseyTa 5]

12 минут назад, Jesse сказал:

ссыль дадите?)(

https://disk.yandex.ru/d/51Onvrq7b3HrPQ

 

Временно положил сюда.

[Jesse 960]

19 часов назад, AlekseyTa сказал:

https://disk.yandex.ru/d/51Onvrq7b3HrPQ

 

Временно положил сюда.

благодарствую!

[Jesse 960]

@AlekseyTa по пункту 4.2.8:
получается ZPA прикладывается на стенд, только если испытания проводятся методом широкополосной случайной вибрацией или многократными ударами?
Если гармоникой трясти стенд, то принимаются значения из таблицы 4.2. Но вот откуда взяты эти значения?

[AlekseyTa 5]

14 минут назад, Jesse сказал:

@AlekseyTa по пункту 4.2.8:
получается ZPA прикладывается на стенд, только если испытания проводятся методом широкополосной случайной вибрацией или многократными ударами?
Если гармоникой трясти стенд, то принимаются значения из таблицы 4.2. Но вот откуда взяты эти значения?

Как я вижу в таблице 4.2 значения как раз похожи на ZPA.

[Jesse 960]

1 час назад, AlekseyTa сказал:

Как я вижу в таблице 4.2 значения как раз похожи на ZPA.

да.
Вообще, как правило ускорения ZPA всегда бывают чуть меньше, чем самое правое значение на спектре ответа.
А что за оборудование испытывали для Курской АЭС, если не секрет?..)
Мы туда клапаны/задвижки отправляли. Вот по двойному обратному клапану много вопросов сыпалось.
А испытания проводили с электромагнитом, который от системы пассивного отвода тепла (СПОТ).
Задвижки тоже постоянно трясут и проливают, но я на этих испытаниях не присутствовал.

[AlekseyTa 5]

2 часа назад, Jesse сказал:

да.
Вообще, как правило ускорения ZPA всегда бывают чуть меньше, чем самое правое значение на спектре ответа.
А что за оборудование испытывали для Курской АЭС, если не секрет?..)
Мы туда клапаны/задвижки отправляли. Вот по двойному обратному клапану много вопросов сыпалось.
А испытания проводили с электромагнитом, который от системы пассивного отвода тепла (СПОТ).
Задвижки тоже постоянно трясут и проливают, но я на этих испытаниях не присутствовал.

С очень большой точностью можно принимать ZPA как самое правое значение спектра, если нет других данных.

 

Я расчётами занимался. Из этого документа брал спектры ответа.