Про флаттер и колебания навеса

[Timon1 2]

Приветствую, коллеги. Посоветуйте литературку по прикладному вопросу оценки влияния пульсации ветра на подобную конструкцию типа навес главного входа.

 

Те хотелось бы оценить степень влияния (пульсации или какой-то входной параметр воздействия на вынужденные колебания).

 

Есть конструкция смущает длинна растяжек ~5м диаметр ~90+-. Опасаюсь резонанса или паразитных колебаний.

Вообще какой подход выработать при данной задаче?

 

Спасибо.

Edited July 27, 2023 by Timon1

[Jesse 978]

43 минуты назад, Timon1 сказал:

Те хотелось бы оценить степень влияния (пульсации или какой-то входной параметр воздействия на вынужденные колебания).

 

Я вас обрадую: флаттер - это штука чаще всего не про вынужденные колебания , и намного сложнее чем резонанс. Можете почитать историю разрушения Такомского моста, там увидите штуку под названием синхронизация колебаний, которую нормально можно просчитать только в связанном расчёте cdf+fem

 

44 минуты назад, Timon1 сказал:

Вообще какой подход выработать при данной задаче

Я бы сделал хорошую отстройку колебаний конструкции от частот ветрового воздействия (чаще всего 50-100 Гц). Т.е. если первая собственная частота вашей конструкции 500 Гц, можете просто в статике посчитать под собственным весом, назначить запас 2 (3 для успокоения души)  , да и дело с концом.

Короче, ваше дело для начала посчитать частоту. Если частота маленькая , ,то можно увеличить жёсткость конструкции , добавив, например, поперечным рёбер.

З.ы.: конкретную литературку не подскажу. Это к всратым авиаконструкторам

[Timon1 2]

я то вот как понимаю это дело. Есть это штука она на тягах вокруг шарнира совершает собственные колебания.

 

Есть поток набегающий и за передней кромкой получается как пульсация что ли вихря. 

 

Жесткости тяг мне не хватает (длинна диаметр). 

 

Как это дело к частоте вынужденных колебаний бы свести. 

 

Вообще по опыту критичная ситуация -нет?  Обтекатель не предполагается )).

[Jesse 978]

14 минут назад, Timon1 сказал:

Как это дело к частоте вынужденных колебаний бы свести

Для начала просчитать собственные частоты: вынужденные колебания происходят на собственной частоте..)

Также можете глянуть СП20.13330.2016 - Нагрузки и воздействия. Я как-то устьевую арматуру считал на ветровое воздействие по нему. 

Но там как раз ближе к классическому резонансу было всё, срыв вихрей, циклика, Струхаль и прочее..) 

Вы же оперируете словом 'флаттер'. Эта штука сложнее чем резонанс. Может ваша конструкция и не подпадает под расчёт флаттера ,и тут просто обычный резонанс.. а может и подпадает..) 

В общем, Дождёмся что другие форумчане подскажут..)

[Timon1 2]

Скорее не попадает. Вынужденные колебания.

Или все к статике свести через сооставляющую. 

Вообще там (за теневая зона ) колебания от хвоста вихря? Или вообще гармоническая природа явления, или поток как упругая среда сам колеблется? Мне не совсем ясно, базы не хватает.

[Jesse 978]

1 час назад, Jesse сказал:

от частот ветрового воздействия (чаще всего 50-100 Гц).

пардон, имел в виду 0-100 Гц. Это Типичный частотный диапазон ветрового воздействия для типичных конструкций.. Там фишка что ограничение по макс. скорости ветра чаще всего идёт 50 м/с (вроде бы ГОСТ 15150 об этом говорид). Значит и ветровое воздействие будет ограничено по частоте. У вас же навес шириной 5 метров.. если принять что характерный размер вихря сравним с шириной навеса, то период срыва вихрей в диапазоне скоростей (5-50 м/с) равен 0,1-1 с, соответственно частота 1-10 Гц.

Более точную оценку можно произвести по числу Струхаля f=0.2*V/D, но она лучше подходит для цилиндрических поверхностей. В таком случае макс. частота срыва вихрей получается 2 Гц

[Fedor 1,625]

Цитата

можете просто в статике посчитать под собственным весом, назначить запас 2 (3 для успокоения души) 

Тут основная нагрузка снеговая обычно... 

[Timon1 2]

А вихрь (колебания хвоста) есть всегда? Или от параметров зависит? Графически период срыва определить по продувке в сетке можно?

Я видел статьи на англицком по продувке экранов, но по англицки сложно воспринимать.

 

2. Вот есть пульсационная составляющаяя, т.е на графике сверху гармоника? Или не обязательно? Эти графики подсмотреть возможно где или они теоретический харак тер носят.

[soklakov 1,485]

2 часа назад, Timon1 сказал:

А вихрь (колебания хвоста) есть всегда?

нет. поток может быть ламинарный, турбулетный, переходный...

ламинарный поток самый медленный. в нем может быть то, что действительно называет дорожкой Кармана - колебания хвоста.

если скорость увеличить, то режим уже будет турбулентный, ламинарные вихри разобьются и не будут собираться, за препятствием будет почти стабильный "пузырящийся" хвост.

но если еще наращивать скорость, то и этот хвост за колеблется и уже турбулентные вихри будут срываться с препятствия. и хотя это уже не стоит называть дорожкой Кармана, так часто делают. ведь на картинах давления и скоростей в RANS  - все те же вихри и срыв, хоть уже и турбулентность.

2 часа назад, Timon1 сказал:

Или от параметров зависит?

от скорости потока и размеров препятствия. фамилия Струхаля уже упоминалась. почитайте хотя бы статью на википедии про число Струхаля.

2 часа назад, Timon1 сказал:

рафически период срыва определить по продувке в сетке можно?

да, но есть нюансы)

 

Только что, soklakov сказал:

размеров препятствия

формы, пардон.

2 часа назад, Timon1 сказал:

2. Вот есть пульсационная составляющаяя, т.е на графике сверху гармоника?

о каком графике речь?

[Jesse 978]

16 часов назад, soklakov сказал:

но если еще наращивать скорость, то и этот хвост за колеблется и уже турбулентные вихри будут срываться с препятствия. и хотя это уже не стоит называть дорожкой Кармана, так часто делают. ведь на картинах давления и скоростей в RANS  - все те же вихри и срыв, хоть уже и турбулентность.

да)
грубо говоря турбулентный шум, наложенный на ламинарное периодическое (почти!) движение

С точки зрения инженерной практики и прочности этот самый шум нам всё равно не очень интересен - основные напряжения вызовет именно квазипериодический срыв вихрей..)

[soklakov 1,485]

5 часов назад, Jesse сказал:

да)

че да)

где лайк)

[Jesse 978]

1 минуту назад, soklakov сказал:

че да)

где лайк)

[Timon1 2]

Вот в околоподобной задаче в конструкции поопыту эксплуатации, Получил первые частоты 1.5, 3 гц и далее производные и дребезг. 

Как это расценить?

Если принципильно нет возможности изменить конструктив. Принять к сведению?или напрасно потраченное время?

Я со стукалем не стал особо вникать. Потому как там в основе обтекание цилиндра. Как на другие формы экстраполировать -непростая задача.

[Jesse 978]

39 минут назад, Timon1 сказал:

Получил первые частоты 1.5, 3 гц

это собственные частоты? или частоты воздействия?

[Timon1 2]

Собственные без нагружения.

Я со струхалем не стал считать, опасаюсь либо с единицами ошибиться или галиматью с рейнольдса получить.

 

Ну и мне не совсем понятно - во всех режимах практически за ламинарным срыв вихрей или турбулентоность. Т.е ветерок чуть сильнее задул и пошло поехало.

 

Я посмотрел при грамотном подходе модели в трубах продуваю т с графиком критических скоростей на выходе. Но то другие возможности и бюджет. Те это задички уровня виам походу.

Edited July 31, 2023 by Timon1

[Jesse 978]

если такие частоты, то хз.. 
Могу посоветовать разве что какой-нибудь стандартный навес брать, чтоб не париться с расчётом

[Timon1 2]

1 минуту назад, Jesse сказал:

такие частоты

Какие. В опасной зоне? 

Кому если будет интересно. Подсмотрел подобный козырек в мск на пр. Вернадского 10.

Правда там ферма развитая в основе. Но тоже на шарнирах и тросах. Причем визуально как и по расчету тяги или троса с прогибом визуально 10 -15 мм.

Фотки не стал делать - далеко за забором и злые дяди.

[Jesse 978]

31.07.2023 в 21:58, Timon1 сказал:

Какие. В опасной зоне? 

ну да

 

31.07.2023 в 21:58, Timon1 сказал:

Фотки не стал делать - далеко за забором и злые дяди.

 

31.07.2023 в 21:58, Timon1 сказал:

а пр. Вернадского 10.

этот что ли?

[Timon1 2]

Тут. Но это просто 'похожий козырек'.

Но тоже на вантах. Мощный.

[soklakov 1,485]

31.07.2023 в 21:00, Timon1 сказал:

Я со стукалем не стал особо вникать. Потому как там в основе обтекание цилиндра. Как на другие формы экстраполировать -непростая задача.

цилиндр чаще всего попадается при поиске, но число Струхаля определено для разных форм, надо гуглить еще. отдельный бонус - проблемы с цилиндрами и прочими обтекамемыми конструкциями, а вот когда точки срыва вихрей известны, форма с углами, то все несколько проще. 

https://megaobuchalka.ru/1/11668.html

скорее всего вас устроит прямоугольник.

хотя в целом... флаттер, кажется, исследовать тут лишнее.

31.07.2023 в 21:58, Timon1 сказал:

Правда там ферма развитая в основе.

в этом моменте я напрягся) не выглядит несущественной мелочью.

31.07.2023 в 21:58, Timon1 сказал:

Но тоже на шарнирах и тросах.

я хз, что за частоты вы там насчитали, но конструкция с тросами и собственные частоты - это разные миры. собственные частоты определяются для линейной системы, а тросы - нелинейные.

31.07.2023 в 21:51, Timon1 сказал:

Ну и мне не совсем понятно - во всех режимах практически за ламинарным срыв вихрей или турбулентоность. Т.е ветерок чуть сильнее задул и пошло поехало.

срыв вихрей будет. это точно, ведь скорость ветра неизвестна, точнее будет самой разной в пределах примерно 40м/с. после расчета флаттера получается зависимость амплитуды силового воздействия на обтекаемую кострукцию от скорости ветра. также к этому моменту известно, какая скорость ветра, какую частоту срыва визрей порождает.

далее смотрятся собственные частоты конструкции. этим частотам соответствует определенная скорость ветра, вычисленная ранее.  соответсвенно, далее к конструкции в гармоническом анализе на собственной частоте прикладывается сила, вычисленной ранее амплитуды. в результате гармонического анализа получаем НДС конструкции и отвечаем на вопрос, выдержит ли. но есть нюанс... раз вынужденные колебания на собственной частоте, будет резонанс, а значит без демпфирования не обойтись, а оно редко известно. у вас, так точно неизвестно.

 

ситуация усложняется, если система нелинейная. тогда вместо модального анализа приходится считать transient и вычленять из отклика некий аналог собственной частоты, никакой синусоиды мы, конечно, не увидим. и вместо гармонического анализа опять же будет transient. зато и силу можно будет приложить не по синусодие, а прям из CFD-расчета.

 

в общем... для мостов такое делают. а для козырька - перебор.