Требования к качеству конечно-элементной модели

[НиколайП 12]

Здравствуйте, форумчане

В правилах российского морского регистра судоходства (НД № 2-020101-152) есть требование к конечно-элементной модели: "в случае моделирования полосового профиля оболочечными КЭ на свободной кромке профиля должны быть созданы «фиктивные» стержневые элементы, полученные на которых напряжения, должны быть оценены. Напряжение должны определяется по центру соответствующего конечного элемента. Напряжения в оболочечных КЭ должны быть определены на срединной плоскости".

В чем смысл этого пункта? Какие свойства нужно назначать этим фиктивным элементам (площади. моменты инерции и пр.) и какой смысл имеют напряжения в таких элементах? В правилах ничего больше об этом нет. Сталкивался ли кто-нибудь с подобным? 

Заранее благодарен за ответ.

 

[Jesse 969]

2 часа назад, НиколайП сказал:

случае моделирования полосового профиля оболочечными КЭ на свободной кромке профиля должны быть созданы «фиктивные»

а картинка прилагается в этом НД? И как выглядит ваш профиль?
я допустим не совсем понял что конкретно имеется в виду под "свободной кромкой".

[НиколайП 12]

3 часа назад, Jesse сказал:

а картинка прилагается в этом НД? И как выглядит ваш профиль?
я допустим не совсем понял что конкретно имеется в виду под "свободной кромкой".

Картинки нет. Полосовой профиль - это банальная полоса, узкий длинный лист. Свободная кромка - та, что не сварена с листом настила. Вот как это может выглядеть (только пример, нет реальной задачи).

 

Стандарт требует пускать по свободной кромке фиктивный стержневой элемент, вот так:

 

Зачем это нужно? Зачем в этом несуществующем элементе измерять напряжения? Пояснений я в правилах РМРС не вижу. 

Когда DNV рекомендует пускать стержень по краю мембранного элемента для устранения сингулярности - это понятно. Когда наш регистр пихает в правила не обработанный текст из Гугл-переводчика - непонятно.

[Борман 2 391]

@НиколайП

тоже стало интересно. Решил разобраться. 

Добрался до оригинала

https://iacs.org.uk/publications/unified-requirements/ur-a/ur-a2-rev5-cln/

 

Цитата

If flat bars are modeled using shell or plane stress elements, dummy rod elements are to be modelled at the free edge of the flat bars and the stresses of the dummy elements are to be evaluated. Stresses are to be read from the centre of the individual element. For shell elements the stresses are to be evaluated at the mid plane of the element.

И вот что подумал.

 

Выделенная фраза относится не к фиктивным стержням, а вообще ко всем элементам, в т.ч. и оболочкам, а с учетом фразы про срединную плоскость - напряжение в оболочке оценивается только по одной центральной точке на срединной плоскости. В этом случае напряжения на кромке (а именно там они максимальные) не рассматриваются, а это неправильно. Стержни нужны для того, чтобы добраться до напряжений на кромке оболочки. Конечно, в случае если вы смотрите на весь КЭ, а не только в его сердцевину - то никакие стержни не нужны.

 

Но это неточно.

[НиколайП 12]

2 часа назад, Борман сказал:

@НиколайП

тоже стало интересно. Решил разобраться. 

Добрался до оригинала

https://iacs.org.uk/publications/unified-requirements/ur-a/ur-a2-rev5-cln/

 

И вот что подумал.

 

Выделенная фраза относится не к фиктивным стержням, а вообще ко всем элементам, в т.ч. и оболочкам, а с учетом фразы про срединную плоскость - напряжение в оболочке оценивается только по одной центральной точке на срединной плоскости. В этом случае напряжения на кромке (а именно там они максимальные) не рассматриваются, а это неправильно. Стержни нужны для того, чтобы добраться до напряжений на кромке оболочки. Конечно, в случае если вы смотрите на весь КЭ, а не только в его сердцевину - то никакие стержни не нужны.

 

Но это неточно.

Спасибо огромное за ответ, теперь смысл действительно проступает.

Я так понимаю, заморачиваться подобным целесообразно только если моделировать полосовой профиль малым числом элементов по высоте (1-3) и брать напряжения только в центре элементов. В локальном анализе так не делается, полосу нужно хорошо проверять и на устойчивость и на напряжения, обычно я кидаю не меньше 7-8 элементов по высоте - это если по ней не нужно искать сеточную сходимость или требования к размеру сетки не задают большее число элементов. 

А не подскажете, где искать требования МАКО к МКЭ? Что-то там поиск на finite element ничего не находит.

[Jesse 969]

11 часов назад, НиколайП сказал:

пускать стержень по краю мембранного элемента для устранения сингулярности

возможно здесь ещё для точной имитации конкретного типа крепления/ГУ.. к примеру, чтобы имитировать безмоментное опирание, достаточно закрепить все перемщеения в балочном узле. Для оболочки со сложным профилем это сделать, как минимум, сложнее. Возможно ещё для более корректного определения реакций в креплении.
Если обобщить, то мне кажется мораль в том, что сравнивается по какому-то старому критерию. В нормативках как раньше считали? Всё сводилось к балочной теории. Потому что она проще, а по другому не умели. Ща появились более точные расчёты, а критерии старые остались. Вот и придумывают всякие "костыли" как из расчёта МКЭ вытащить нужную величину и "засунуть" в критерий..

[Борман 2 391]

30 минут назад, НиколайП сказал:

А не подскажете, где искать требования МАКО к МКЭ? Что-то там поиск на finite element ничего не находит.

Не подскажу.

[vik_q 145]

А у вас точно не полособульб в полосовом профиле? Там вопросов с параметрами балки на кромке значительно меньше.

[LazyBitch 275]

05.10.2022 в 11:02, НиколайП сказал:

Спасибо огромное за ответ, теперь смысл действительно проступает.

Я так понимаю, заморачиваться подобным целесообразно только если моделировать полосовой профиль малым числом элементов по высоте (1-3) и брать напряжения только в центре элементов. В локальном анализе так не делается, полосу нужно хорошо проверять и на устойчивость и на напряжения, обычно я кидаю не меньше 7-8 элементов по высоте - это если по ней не нужно искать сеточную сходимость или требования к размеру сетки не задают большее число элементов. 

Уважаемый коллега!
Как часто вам приходится применять полосы в корпусных конструкциях? Наиболее ходовое их применение - это подкрепление высоких стенок флоров, бимсов и стрингеров, с подрезкой концов "на ус". В этом случае критерием отказа конструктивного элемента будет устойчивость, а не прочность.
 

05.10.2022 в 11:02, НиколайП сказал:

А не подскажете, где искать требования МАКО к МКЭ? Что-то там поиск на finite element ничего не находит.

У МАКО, вроде бы, ничего нет. Но есть в ABS, тоже член МАКО, как и DNV. Де-юре, до всем известных событий, РС тоже был членом МАКО, и вы могли применять любой нормативный документ другого члена МАКО для обоснования своих решений.

Скрытый текст

Non Lineer FEA Of Marine and Offshore Structures.pdf

Американцы считают свободные поясок пластинками, а не балками.

Скрытый текст

 

[vik_q 145]

12.10.2022 в 20:24, LazyBitch сказал:

У МАКО, вроде бы, ничего нет. Но есть в ABS, тоже член МАКО, как и DNV. Де-юре, до всем известных событий, РС тоже был членом МАКО, и вы могли применять любой нормативный документ другого члена МАКО для обоснования своих решений.

  Скрыть содержимое

Non Lineer FEA Of Marine and Offshore Structures.pdf 24 \u041c\u0431 · 2 скачивания

 

 

У них даже рекомендации по форме кривой пластического течения сформированы...

Молодцы, чо. А наши ведущие институты потихонечку опустились до тетраэдров в корпусной модели...

[Fedor 1 616]

бимсы и рамсы не надо путать :)