Jump to content

Локальные формы потери устойчивости тонкостенного резервуара.


Recommended Posts

Jesse

Считаю большую ёмкость для хранения воды. Нержавейка, диаметр 18 метров. Крыша весьма тоненькая - 4 мм (с учётом минусового допуска я закладывал 3,5 мм), снизу оребрение (швеллера, уголки, полосы).
бак.jpg

 

крыша бака.jpgшв уг пол.jpg
Из нагрузок только сила тяжести и гидростатика (вода ниже уровня крыши) Также есть режим проектного землетрясения, но это уже отдельная история.


Проблемы наблюдаются при расчете устойчивости конической крыши: коэффициенты весьма малы. На картинках представлены формы 1, 2, 3 и 9.
баклинг 1-ая форма.jpgбаклинг 2-ая форма.jpg

баклинг 3-ая форма.jpgбаклинг 9-ая форма.jpg
Видно что они растут они медленно и все локальные. (Это уже второй расчет, с усиленным оребрением - в первом варианте коэффициенты были около единицы). 
С такими коэффициентами вряд ли можно сказать, что по устойчивости крыша проходит, но все формы локальные и соответствуют выпучиванию вследствие сжатия лишь отдельных секций крыши. Можно ли этой "локальностью" форм потери устойчивости заверить заказчика, что тип всё ок будет, т.к. глобально крыша не схлопнется?
Иначе говоря, можно ли эти локальные формы потери устойчивости не считать опасными?

Edited by Jesse
Link to post
Share on other sites


UnPinned posts
AlexKaz

Все эти хранилища посчитаны 150 лет назад ещё Шуховым, автором именной радиовышки. Ну и прогиб сектора листа на крыше что-то незаметно что связан с потерей устойчивости цилиндрической части.

14 минут назад, Jesse сказал:

С такими коэффициентами вряд ли можно сказать, что по устойчивости крыша проходит

Крыша - это совокупность листов и стропил - балок в данном случае. Где в этом расчёте видно, что балки теряют устойчивость?

Edited by AlexKaz
Link to post
Share on other sites
Jesse
Posted (edited)
21 минуту назад, AlexKaz сказал:

Все эти хранилища посчитаны 100 лет назад ещё Тимошенко Шуховым, автором именной радиовышки

ну, тогда запасы/толщины закладывали и не заморачивались. А в этом случае за металл жмутся, не хотят толщину крыши увеличивать.

 

21 минуту назад, AlexKaz сказал:

Ну и прогиб сектора листа на крыше что-то незаметно что связан с потерей устойчивости цилиндрической части.

в цилиндрической части всё норм: там вследствие гидростатики обечайка будет растягиваться, своего рода противодействие сжатию и защита от баклинга:smile:

 

21 минуту назад, AlexKaz сказал:

Крыша - это совокупность листов и стропил - балок в данном случае. Где в этом расчёте видно, что балки теряют устойчивость

с балками (радиальные швеллера) всё ок, а вот наиболее удалённые от центра уголки ("вдоль" окружностей) показывают деформацию.. полагаю, в тех же местах, что и прогибы листов крыши. Ща гляну ещё разок
уголки2.jpgуголки11.jpg

Edited by Jesse
Link to post
Share on other sites
Борман
24 минуты назад, Jesse сказал:

Иначе говоря, можно ли эти локальные формы потери устойчивости не считать опасными?

Можно конечно. Веришь ?

 

Как маленький чесслово.

 

Ищите в нормативке фразы типа:

1. Локальная потеря устойчивости допускается

2. Локальная потеря устойчивости не допускается.

3. Прочность конструкции при локальной потере устойчиыости должна быть подтверждена расчетом.

 

В п.3. это будет означать расчет на прогрессирующее формоизменение, и расчет на прочность крепежа по периметру клетки.

Но это не точно.

 

Когда работал в одном КБ.. так там допускалась потеря устойчивости клетки из обшивки самолета. Правда это был учебно-тренеровочный. Расчет продолжался проверкой прочности заклепок.

  • Нравится 3
Link to post
Share on other sites
Jesse
Posted (edited)
33 минуты назад, Борман сказал:

Ищите в нормативке фразы типа:

1. Локальная потеря устойчивости допускается

2. Локальная потеря устойчивости не допускается.

3. Прочность конструкции при локальной потере устойчиыости должна быть подтверждена расчетом.

нет таких фраз в моей нормативке :)

33 минуты назад, Борман сказал:

Когда работал в одном КБ.. так там допускалась потеря устойчивости клетки из обшивки самолета.

допускалась ГОСТОМ? Или каким-то местным ТУ? 
Если гостом, то можно ссыль?)

35 минут назад, Борман сказал:

Когда работал в одном КБ.. так там допускалась потеря устойчивости клетки из обшивки самолета.

@Борман , с другой стороны у меня формы локальные и значения коэффициентов очень близки друг к другу. В итоге получается что вся крыша потеряет устойчивость ..:smile:

Edited by Jesse
Link to post
Share on other sites
jtok
1 час назад, Jesse сказал:

Из нагрузок только сила тяжести и гидростатика (вода ниже уровня крыши)

А хде же снег? Ветер?

Снег нормально так на крышу давит.

Ветер нормально так крышу отрывает.

+Собственный вес.

По устойчивости крыши - можно выкинуть из расчета лист покрытия, считать только каркас. Каркас считать стержнями (балками в терминологии SW), их проще и на устойчивость понятнее будет. Отсутствие листа покрытия в расчете пойдет в запас.

  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
Jesse
Posted (edited)
1 час назад, jtok сказал:

А хде же снег? Ветер?

Снег нормально так на крышу давит.

Ветер нормально так крышу отрывает.

от ветра там ограждение есть вроде, в любом случае в ТЗ не прописано.
ну а насчёт снега - бак будет стоять в Бангладеше..))

 

1 час назад, jtok сказал:

По устойчивости крыши - можно выкинуть из расчета лист покрытия, считать только каркас.

да, спс, наверно так и сделаю.. Многие, смотрю, склоняются к этому мнению 
з.ы.: надеюсь в меня не полетят камни, когда на собранном баке обшивка начнёт выпучиваться:biggrin:

 

1 час назад, jtok сказал:

Каркас считать стержнями (балками в терминологии SW), их проще и на устойчивость понятнее будет.

да я в последнее время чё т разочаровался в балках: при комбинированной сетке балки + оболочки (самый распространенный случай у меня) в статике работает только прямой решатель, а в частоту и баклинг считает только методом итераций подпространств  (если считать быстрым методом Ланцоша в модальнике или итерационным в статике, то связь пропадает и балки разлетаются).

Короче, ща у меня фул модель в оболочках и там каркас "слит" с листами (единое "битое" тело крыши сделал, тупо откорректировав толщины на разных гранях) . Придётся по новой лепить модель каркаса твёрдотелом...

Edited by Jesse
  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
jtok
5 минут назад, Jesse сказал:

да я в последнее время чё т разочаровался в балках

Можно использовать строительный софт - Лира, Scad. Они начинали со стержневых систем.

Link to post
Share on other sites
Jesse
Posted (edited)
2 минуты назад, jtok сказал:

Можно использовать строительный софт - Лира, Scad. Они начинали со стержневых систем.

да не, я в солиде просчитаю. КОгда чисто балочный каркас без оболочек проблем нет. Посчитаю отдельно, на концах просто освобожу какие=нибудь степени свободы и всё. Не совмневаюсь, что увижу 20-ти кратный запас..)

Тут проблема в чём ещё: как и в смежной теме про локальный напряжения, придётся голову ломать как довести до заказчика, что кой-где устойчивость да и потеряется, но эт ничего страшного..
Или не довести.. :smile:

Edited by Jesse
Link to post
Share on other sites
Fedor

У зданий с металлической крышей такое всегда бывает, но никто и не заморачивается таким. Лежат себе листы сотни лет на досках 

Link to post
Share on other sites
Jesse
22 минуты назад, Fedor сказал:

У зданий с металлической крышей такое всегда бывает, но никто и не заморачивается таким. Лежат себе листы сотни лет на досках 

в моём случае листы не лежат:biggrin:они сами привариваются к уголку, а он - к обечайке; сами уголки, швеллера и полосы - всё намертво приваривается к крыше

Link to post
Share on other sites
AlexArt

Если исходить из того, чтобы было красиво, ровненько и бохато, то необходимо переработать конструкцию. Помотреть какие существуют решения на рынке: крышу может из профлиста сегментами или ещё как, панельная сборка, может ещё что?

А так просто предупредить заказчика, что есть хочет дёшево то, вот что будет. Дальше он ставит, что одобряет или идет искать исполнителей свих хотелок куда подальше.

Кстати, я слышал, что в Бангладеше дождей много. Там корыто на крыше не образуется от потери устойчивости?

Link to post
Share on other sites
Jesse

@AlexArt насчет ВВФ меня сослали к ГОСТу 15150-69 , таблице про влажность.. и всё)
 

Link to post
Share on other sites
Fedor
1 час назад, Jesse сказал:

в моём случае листы не лежат:biggrin:они сами привариваются к уголку, а он - к обечайке; сами уголки, швеллера и полосы - всё намертво приваривается к крыше

Ну и куда все это денется ?  :)

Link to post
Share on other sites
AlexKaz
2 часа назад, AlexArt сказал:

Там корыто на крыше не образуется от потери устойчивости?

Скорее корыто получится при растяжении от температурных деформаций. Для справки, первая ссылка в гугле

Цитата

В Бангладеш, расположенной между 20°30' и 26°45' северной широты, количество солнечной радиации составляет в среднем 5 кВт·ч/м2 на протяжении более чем 300 дней в году. В течение дня солнце в Бангладеш светит 7—10 часов.

 

2 часа назад, Jesse сказал:

они сами привариваются к уголку, а он - к обечайке; сами уголки, швеллера и полосы - всё намертво приваривается к крыше

И всё это из одной стали, какой-нибудь 1, 2 или 3, с одним КТР?

Или всё будет окрашено в сибирский белоснежно белый цвет?

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
14 часов назад, Jesse сказал:

да я в последнее время чё т разочаровался в балках: при комбинированной сетке балки + оболочки (самый распространенный случай у меня) в статике работает только прямой решатель, а в частоту и баклинг считает только методом итераций подпространств  (если считать быстрым методом Ланцоша в модальнике или итерационным в статике, то связь пропадает и балки разлетаются).

Вот вы и в реальной задаче столкнулись с химией. Модель нужно делать по общим узлам. Это не зависит от типа КЭ. Скоро и с тетраэдрами столкнетесь с такой же химией.

А ведь такую конструкцию очень удобно моделировать  оболочками и стержнями. И легко менять геометрию сечений стержней и толщину оболочек. Проводить многовариантны расчеты.

17 часов назад, Jesse сказал:

Можно ли этой "локальностью" форм потери устойчивости заверить заказчика, что тип всё ок будет, т.к. глобально крыша не схлопнется?
Иначе говоря, можно ли эти локальные формы потери устойчивости не считать опасными?

Заказчика в разговоре можно убедить в чем угодно. Но в случае чего, мягкие части тела заказчик прикроет вашим отчетом о проделанном расчете. 

И эти формы потери устойчивости считаются опасными. 

И если вы сделаете модель из 10-ти узловых тетраэдров, то формы потери устойчивости не изменятся. Но время расчета очень сильно вырастет. 

Edited by ДОБРЯК
Link to post
Share on other sites
Guterfreund
19 часов назад, Jesse сказал:

Также есть режим проектного землетрясения

Расскажите потом, как сейсмику такого бака считали.

 

Не проще было бы статическую прочность всего бака оценивать по сегменту? Нагрузки ведь и геометрия условно симметричны.  

Link to post
Share on other sites
Jesse
5 часов назад, ДОБРЯК сказал:

И эти формы потери устойчивости считаются опасными. 

единственный комментарий по теме..

Ну и почему же считаете что опасны?

 

3 часа назад, Guterfreund сказал:

Расскажите потом, как сейсмику такого бака считали.

тупо массу воды 2000тонн размазал по днищу и обечайке.. Ничего лучше и проще пока нет .. Не знаю честно сказать насколько это правильно ..) 

 

3 часа назад, Guterfreund сказал:

Не проще было бы статическую прочность всего бака оценивать по сегменту? Нагрузки ведь и геометрия условно симметричны. 

да, я уже привык в таких случаях строить унифицированную модель без симметрии для разных типов расчета, когда сетку можно тупо скопировать. 

16 часов назад, AlexKaz сказал:

И всё это из одной стали,

12Х18Н10Т
про температурные деформации ничего не говорилось. Условно считается, что бак равномерно прогревается везде. Температуру учитываем только в допускаемых для стали

Link to post
Share on other sites
ДОБРЯК
4 минуты назад, Jesse сказал:

Ну и почему же считаете что опасны?

Вы уже ответили на этот вопрос. Каждая оболочка будет "играть". Волны могут появиться.

21 час назад, Jesse сказал:

с другой стороны у меня формы локальные и значения коэффициентов очень близки друг к другу. В итоге получается что вся крыша потеряет устойчивость

Коэффициенты близки потому что есть не симметрия в КЭ сетке.

Определите 300 или 400 форм и посмотрите какие это будут формы.

Link to post
Share on other sites
Guterfreund
51 минуту назад, Jesse сказал:

тупо массу воды 2000тонн размазал по днищу и обечайке.. Ничего лучше и проще пока нет .. Не знаю честно сказать насколько это правильно ..) 

Для такого резервуара правильным было бы учесть совместные колебания жидкости и стенок, например, как это описано в НП-031. Численно, конечно интереснее...

Edited by Guterfreund
  • Нравится 2
Link to post
Share on other sites
Jesse
4 часа назад, Guterfreund сказал:

Нагрузки ведь и геометрия условно симметричны.

болтовой узел крепления к фундаменту разве что считал с циклической симметрией и виртуальной стенкой (гэп элементы, сопротивляющиеся только сжатию), ну то есть по сути контактная задача. В глобальных моделях же тупо закрепил за днище без контактной задачи.
12311.jpg

1 минуту назад, Guterfreund сказал:

Для такого резервуара правильным было бы учесть совместные колебания жидкости и стенок, например, как это описано в НП-031. Численно, конечно интереснее...

да, но бак у меня почти полный :)

52 минуты назад, ДОБРЯК сказал:

Определите 300 или 400 форм и посмотрите какие это будут формы.

определил 140. То же самое. Дошёл до коэф-та 3, но потери устойчивости швеллера (глобальной) так и не увидел..

Link to post
Share on other sites
статист

@Jesse приложи к расчету игрушку пупырку. Может так успокоишь?)

 

 

1 час назад, Jesse сказал:

да, но бак у меня почти полный :)

@Jesse по этому вопросу тут предлагают разные варианты

https://www.eng-tips.com/viewthread.cfm?qid=73820

 

Вообще в настране, коде_астер, ансисе есть специальные элементы, которые учитывают массу жидкости.

В Солиде можно наверное RBE3 элементами массу прикрепить в центре масс жидкости, благо в последних версиях солида эта возможность появилась.

Edited by статист
  • Хаха 1
Link to post
Share on other sites
Jesse
29 минут назад, статист сказал:

В Солиде можно наверное RBE3 элементами массу прикрепить в центре масс жидкости, благо в последних версиях солида эта возможность появилась.

прикрепить можно, но тогда стенки бака станут недеформируемы ...

Link to post
Share on other sites
статист
8 минут назад, Jesse сказал:

прикрепить можно, но тогда стенки бака станут недеформируемы ...

в 20 и 21 версии (насчет 20 точно не уверен) появились кнопочки "жесткий" и "распределенный" при выборе удаленной массы. Жесткий - это RBE2 в настран, распределенный - RBE3. Вот как раз при "распределенном" и будут деформируемые, попробуй так.

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Jesse
9 минут назад, статист сказал:

в 20 и 21 версии (насчет 20 точно не уверен) появились кнопочки "жесткий" и "распределенный" при выборе удаленной массы. Жесткий - это RBE2 в настран, распределенный - RBE3. Вот как раз при "распределенном" и будут деформируемые, попробуй так.

круто!) да, пора уже обновляться!)

  • Нравится 1
Link to post
Share on other sites
Jesse
7 часов назад, Guterfreund сказал:

Расскажите потом, как сейсмику такого бака считали.

крышу по идее можно отдельно было прикинуть тоже.. туда вода всё равно не действует..)

Link to post
Share on other sites
Guterfreund
01.09.2021 в 15:33, Jesse сказал:

туда вода всё равно не действует..

Если бак полный, то на крышу будет действовать гидродинамическое давление жидкости при сейсмическом воздействии! Будет ли оно больше гидростатического, направленного в противоположенную сторону, зависит от сейсмических ускорений.

Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



×
×
  • Create New...