Езда Массы По Балке В Динамике?

[romius 0]

Подскажите как смоделировать в Nastran езду массы по балке с постоянной скоростью (автомобиль по мосту).

Балка тоже имеет инерцию в в виде распределенной массы. Интересует отклик балки на проезд.

Заранее благодарю за ответы

[Victoria 104]

Что-то мне кажется, что это задача из сопромата, ну,

может из расчета мостов или стоительной механики

[serg_a 0]

Нет такой постановки задачи в сопромате: "езда массы по балке". И в настране или ансисе нет такой постановки задачи.

Вроде как упростили задачу: вместо автомобиля едет уже масса по балке. Но как только задумаешься, как эта масса едет, сразу уже и колёса ей надо приделывать и снова автомобиль получается ) Потому что ездят автомобили по мостам, а не массы, и другого не дано. Хорошо ещё что уточнение есть это в скобках насчёт автомобиля, а то вообще непонятно было бы, какая масса, по какой балке.

Опять же балка та же самая - как закреплена? Подумаешь, подумаешь, как это сделать в настране - и приходишь к тому, что надо уже и ферменную конструкцию рассматривать, а может быть и просто балку, да опирающуюся на грунт, свойства которого знать надо.

И вот когда подумаешь об всём этом, то для начала в настране решаешь действительно упрощённую задачу, каким-то образом дающую представление о той самой езде автомобиля по мосту.

Я хочу сказать, что постановку задачи надо придумать сначала. А потом уже говорить о средствах её решения и возможностях той или иной программы, в частности настрана.

Если говорить о вашей постановке, romius, то вы определили то, что есть сосредоточенная масса, моделирующая автомобиль, и балка с массой, распределённой по длине, которые как то взаимодействуют. Динамический же отклик системы определяется инерционными её свойствами, жескостными свойствами, и внешними воздействиями. Так вот, вы говорили только об инерции, чего явно маловато, если речь идёт о решениии динамической задачи в настран. Есть задачи, в которых всё абсолютно жёстко, рассматривается движение твёрдых тел, механизмов - из программ для этого используется продукт той же фирмы, что и настран, а именно адамс.

Что касается внешних сил, то если рассматривать такую довольно общую постановку, несмотря на кажущиеся упрощения, когда моделируется взаимодействие автомобиля в виде массы с мостом в виде балки, то внешним воздействием видимо будет сила тяги, создаваемая двигателем автомобиля. Эта самая тяга постоянной величины и скорость соответственно постоянная.

То есть решением вопроса - КАК решить в настран задачу в такой довольно общей и неполной постановке, представленной вами, - заниматься ВАМ, romius. Если будут при этом какие-то проблемы с построением сетки, например, или заданием свойств элементов, или вдруг будет выдаваться ошибка программой непонятная в процессе решения - возможно, вам здесь помогут специалисты по настрану. Я больше знаю ансис сейчас, к сожалению, или к счастью, не знаю. Но судя по всему до настрана ещё дело не дошло.

[Victoria 104]

Согласен - в таком названии нет такой задачи.

А вот задача построения линий влияния при перемещении единичной силы по длине конструкции есть и ее в первом приближении можно принять относящейся к затронутой теме.

Ну, а введенный термин автором этой темы - это скорее всего термин разговорный, а не инженерный, и тем более не научный

[Форумный боец 1]

если массу подвесить к балке имеющей собственную инерцию, то будет прогиб? если квазистатически ее, т.е. массу, передвинуть, то прогиб будет другим? если двигать динамически, то переходный процесс будет? довольно софистики, уважаемые. в том виде, что написал автор темы уже есть что решать. другой вопрос, на сколько это близко к реальности.

[serg_a 0]

Позвольте не согласиться с тем, что я здесь занимаюсь софистикой

Ну, а введенный термин автором этой темы - это скорее всего термин разговорный, а не инженерный, и тем более не научный

Терминов то не вводилось автором, просто был вопрос о том, как смоделировать в настране езду массы по балке. В принципе можно понять вопрос о том, что, мол, нужно узнать как будет трястись балка, если по ней проедет машина. Но этот вопрос ещё настолько сырой, что прежде чем переходить к настрану, надо определиться с постановкой задачи, вот я о чём говорил. И в принципе движение то к этому есть - можно вот линии влияния построить. Но в настране нет такой кнопки - "построить линии влияния", вот ведь незадача то. Конечно, можно квазистатический процесс рассматривать, можно переходный процесс, об этом и речь. Судя по всему речь шла о переходном процессе, колебаниях каких-то. Но ведь то, какие частоты будут присутствовать в спектре динамического отклика механической системы, моделирующей мост, зависит как раз от постановки задачи и не только от инерции, о которой говорил автор темы.

[romius 0]

Спасибо за отклик на мой вопрос. Ниже постараюсь уточнить постановку задачи. С В настоящее время в СНиП «Мосты и трубы» для учета динамического воздействия подвижной нагрузки (автомобилей) к статической нагрузке вводится динамический коэффициент, который вычисляется по некоторым формулам. Историю этих формул, к сожалению, не могу отследить. Видимо они имеют полуэмпирическую природу и основаны на некоторых простейших аналитических решениях. Поэтому естественным желанием является более точно описать динамической воздействия подвижной нагрузки при помощи МКЭ.

Решение статической или квазистатической задачи, а также построение линий влияний не рассматривается.

Цель: Получить усилия, напряжения и перемещения от динамического воздействия движущейся колонны автомобилей во времени. Определить из КЭ расчетов динамический коэффициент.

Допущения:

1. Для начала рассмотрим движение не колонны автомобилей, а только одного автомобиля.

2. Смоделируем автомобиль сосредоточенной массой без учета жесткости подвески и ее распределения по осям.

3. Автомобиль движется с постоянной скоростью.

4. Мост моделируется разрезной шарнирно опертой балкой моделируемой стержнем, имеющим жесткостные и инерционные характеристики постоянные по длине.

5. Трение не учитывается.

Воздействия: Вес автомобиля Mg и его скорость V.

Методы решения: Анализ нелинейного переходного процесса, так как в каждый момент времени необходимо решать задачу о контакте автомобиля и моста.

Возможно ли решение подобной задачи в рамках nastran ?

После решения упрощенной задачи и сравнения с аналитическим решением можно будет перейти к уточнению и усложнению моделей моста и автомобиля.

[URI-I-I 10]

Поэтому естественным желанием является более точно описать динамической воздействия подвижной нагрузки при помощи МКЭ.

Насколько я понимаю, у вас пока нет данных о том, что общемировая строительная практика неточно считает мосты. По крайней мере, я бы усомнился в том, что вы с перечисленными пятью допущениями (и триллионом расчётных случаев по взаиморасположению автомобилей и соотношению их скоростей) что либо сосчитаете.

Ваша задача усложняется ещё и тем, что вы должны к вашей мостовой конструкции приложить ветровую нагрузку с учётом пульсационной и динамической составляющих, а также с учётом пространственной корреляции (неравномерности по фронту). Которые в мировой практике определяются тем же образом, против которого вы собираетесь выступить. А именно: нормативная (статическая) ветровая нагрузка увеличивается на соответствующие коэффициенты. И тут вас ждут те же трудности: алгоритм расчёта этих коэффициентов для новоделов не совсем прозрачен и изобилует нюансами, которых не не всегда можно раскусить на уровне "самоочевидных истин разума".

Итого в сухом остатке: через какую экспертизу вы сможете провести ваш проект с вашей ненормативной методикой расчёта? Какой эксперт выдаст вам положительное заключение с синей печатью, подписью и штампом "ПРОЕКТ ВЫПОЛНЕН С СОБЛЮДЕНИЕМ ДЕЙСТВУЮЩИХ НОРМ"?

Кстати, расчётная методика мостов не находится в СНиПе "Мосты и трубы".

[romius 0]

Решая поставленную задачу, я хочу взглянуть на проблему с другой точки зрения и по возможности оценить качественно, а еще лучше количественно расчет по нормам и по МКЭ. Хорошо если динамический коэффициент по СНиП дает запас, а если наоборот? Концепция динамического коэффициента остается неизменной в нормах с середины 20 века. За это время и методики расчетов и конструктивные формы мостов успели шагнуть вперед.

Вопрос о «законности» решения задачи в такой постановке на данном этапе мне неинтересен. В данном случае интерес исключительно исследовательский. А также я не уверен что смогу получить удовлетворяющий меня результат.

Другие динамические воздействия не рассматриваются.

[URI-I-I 10]

оценить качественно, а еще лучше количественно расчет по нормам и по МКЭ

Желаю вам успехов и корректных результатов. Собственно, это и насторожило. Ведь явно просматривается, что вы не являетесь спецом по "нормам" (иначе не перепутали бы названия СНиПа), равно как и по МКЭ (ибо не завели бы данной темы). Не так ли?

В связи с этим вспоминается случай, почти аналогичный вашему. (Почти, потому что там люди хорошо владели МКЭ, а плохо знали "нормы"). Этот случай касался того, что возражая против СНиПовской методики определения ветровой нагрузки (по причине её недопонимания), некие специалисты умудрились перепутать аэродинамическую трубу с природным явлением, именуемым "ветровая нагрузка". Т. е. равномерное и постоянное внешнее воздействие с нагрузкой, имеющей корреляцию по высоте, по фронту, по пульсациям и по динамике. Эти специалисты начинали так же, как и вы сейчас пытаетесь начать. А потом постепенно мигрировали в сниповскую сторону. И прошли практически до половины пути. На пульсациях застопорились ->

<noindex>http://fsapr2000.ru/index.php?showtopic=10189</noindex>

[Форумный боец 1]

<noindex>http://fsapr2000.ru/index.php?showtopic=10189</noindex>

браво, URI-I-I! знатнаая реклама прошлогодней теме прямо щас, при мне ее читало несолько человек.

жалко она, тема, застопорилась с уходом из нее представителся кадфема - интересно было почитать

[URI-I-I 10]

Ну так почитайте продолжение работ кадфемовского коллектива по данной тематике на их сайте. В плане сбора ветровой нагрузки они продвигались именно в сниповском направлении. Т. е. в правильном направлении. Чего и автору темы желаю.

[romius 0]

Ну, наконец, то подошли к разбирательству у кого какая часть тела длиннее. К сожалению этим заканчивается обсуждение большинства спорных тем. Спасибо URI-I-I, что посоветовали не отклоняться от СНиП. Я принял Ваше мнение во внимание. Если у Вас нет каких либо иных предложений по решению указанной выше задачи при помощи МКЭ, то все остальное будет лишь «нагреванием воздуха».

P.S. Внимательнее читайте СНиП 2.05.03-84* «Мосты и Трубы»

[serg_a 0]

Цель: Получить усилия, напряжения и перемещения от динамического воздействия движущейся колонны автомобилей во времени. Определить из КЭ расчетов динамический коэффициент.

Допущения:

1. Для начала рассмотрим движение не колонны автомобилей, а только одного автомобиля.

2. Смоделируем автомобиль сосредоточенной массой без учета жесткости подвески и ее распределения по осям.

3. Автомобиль движется с постоянной скоростью.

4. Мост моделируется разрезной шарнирно опертой балкой моделируемой стержнем, имеющим жесткостные и инерционные характеристики постоянные по длине.

5. Трение не учитывается.

Воздействия: Вес автомобиля Mg и его скорость V.

Методы решения: Анализ нелинейного переходного процесса, так как в каждый момент времени необходимо решать задачу о контакте автомобиля и моста.

Возможно ли решение подобной задачи в рамках nastran?

Скорость - это не воздействие. Потом, такая задача выглядит непреподъёмной ни в настране ни где ещё либо, а информации больше можете не получить, даже если преодолеете всё и получите решение задачи нелинейного переходного процесса с вашими допущениями. Допущений много, а упрощения собственно никакого. Коэффициент динамичности зависит от демпфирования в динамической системе и соотношения частот внешнего воздействия и собственных частот системы. Самое тёмное место - это демпфирование, увеличение или уменьшение его в два раза, увеличит или уменьшит коэффициент динамичности пропорционально этой двойке. Вы же предполагаете, что трение не учитывается. Тогда вопрос - какое трение? Чего обо что? Если ничего и ни обо что не трётся, то при определённом соотношении частот вас ждут большие неприятности. Второе ваше предположение, что жесткость подвески не учитывается, тоже ставит под сомнение адекватность результата реальному положению дел. Так как соотношение частот не будет соответствовать реальному. Может быть будет возбуждаться частота, как раз соответствующая колебаниям автомобиля на рессорах. И амортизаторов нет, и рессор.

То есть целый спектр частот остаётся неучтённым, при том, что демпфирование вообще никак не присутствует - результат непредсказуем.

Остаётся собственно, воздействие на мост веса автомобиля с периодом, определяемым скоростью автомобиля, в точке, условно говоря, передвигающейся вдоль моста. Как известно, если возмущение производится в точке, соответствующей узлу собственной формы колебаний моста, то никакого возбуждения не будет и коэффициент динамичности будет равен единице. То есть, есть такая точка на мосту, при динамическом воздействии на которую с неким периодом, происходит возмущение какого-то тона колебаний моста, которое и определяет максимально возможный коэффициент динамичности. Таким образом, проведя сначала анализ собственных частот и форм колебаний, динамического отклика линейной системы на линейное воздействие в некоторых точках, можно почти наверняка обойтись без решения сложной, непонятной и требующей много ресурсов и времени задачи нелинейного динамического анализа переходных процессов.

Далее - предположение о том, что балка шарнирно закреплена коренным образом может повлиять на результат. Надо рассматривать по крайней мере балку на упругих опорах, если собираетесь анализировать результат. Для отработки методики можно конечно для начала и шарнирно закреплённую балку рассмотреть, но результат ничего не будет означать.

[Victoria 104]

Цитата "

Таким образом, проведя сначала анализ собственных частот и форм колебаний, динамического отклика линейной системы на линейное воздействие в некоторых точках, можно почти наверняка обойтись без решения сложной, непонятной и требующей много ресурсов и времени задачи нелинейного динамического анализа переходных процессов."

Вот я и говорил, что нужно брать сопромат, СНИП или что-то в этом роде.

Трудно представить все многообразие вариантов и вряд-ли получится лучше в постановке Настрана.

Хотя LS-Dyna может и подойдет для такой задачи - там и рессоры и полотно дороги, контакты и нелинейности...

[romius 0]

Пожалуй, вы правы, что наиболее простой способ оценить динамическое воздействие провести анализ спектра отклика. Опять же в сейсмике по СНиП подход такой же. Хотя я читал в буржуйских публикациях, что они, каким то образом решают такие задачи в лоб.

[serg_a 0]

Да можно решать в лоб, кто бы спорил, у буржуев вообще модно сейчас это всё - виртуальное проектирование, виртуальный эксперимент. Дело то не только в простоте, дело в объёме и качестве получаемой информации. переходный процесс в случае динамических задач не самый информативный метод. Получатся результаты для одного конкретного случая, а когда чуть изменишь исходные данные, уже может получиться совсем другой результат. Такие расчёты можно проводить, когда всё уже сделано, конструкция моста определена, и хочешь оценить, что будет, если проедет колонна камазов по нему. А если колонна зилов проедет, то уже результаты не распространишь.

Видно, специалистов по настрану здесь всё же не нашлось Навер возможно там задать так хитро воздействие, чтобы оно моделировало проезд автомобиля в виде массы по мосту в виде балки.

[Форумный боец 1]

буржуев вообще модно сейчас это всё - виртуальное проектирование, виртуальный эксперимент

наверно из-за этого они, буржуины то есть, сотни раз стреляли по крылу шаттла куском обшивки ;)

[romius 0]

Вот так китайцы мосты считают

A framework is presented for predicting the dynamic response of long suspension bridges to high winds and running trains. A three-dimensional finite-element model is used to represent a suspension bridge. Wind forces acting on the bridge, including both buffeting and self-excited forces, are generated in the time domain using a fast spectral representation method and measured aerodynamic coefficients and flutter derivatives. Each 4-axle vehicle in a train is modeled by a 27-degrees-of-freedom dynamic system. The dynamic interaction between the bridge and train is realized through the contact forces between the wheels and track. By applying a mode superposition technique to the bridge only and taking the measured track irregularities as known quantities, the number of degrees of freedom of the bridge-train system is significantly reduced and the coupled equations of motion are efficiently solved. The proposed formulation is then applied to a real wind-excited long suspension bridge carrying a railway inside the bridge deck of a closed cross section. The results show that the formulation presented in this paper can predict the dynamic response of the coupled bridge-train systems under fluctuating winds. The extent of interaction between the bridge and train depends on wind speed and train speed

[serg_a 0]

Хорошо решают, правильный подход, всё ясно, что тут сказать. Обращаю внимание на то, что у них используются результаты экспериментов очень серьёзно: measured aerodynamic coefficients and flutter derivatives. Далее, учитываются неровности дорожного покрытия, также замеренные заранее : measured track irregularities. Кроме того, каждый четырёхосный вагон представляется не какой-то массой сосредоточенной, а ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМОЙ С 27 СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ: Each 4-axle vehicle in a train is modeled by a 27-degrees-of-freedom dynamic system.

Далее, они используют метод суперпозиции таким образом, что учитываются несколько важных тонов колебаний моста: By applying a mode superposition technique to the bridge only and taking the measured track irregularities as known quantities, the number of degrees of freedom of the bridge-train system is significantly reduced and the coupled equations of motion are efficiently solved. То есть, получив заранее собственные частоты и формы моста, они учитывают только некоторые из них, существенно сокращая размерность задачи. Но сокращают они её НЕ ЗА СЧЁТ УПРОЩЕНИЯ МОДЕЛИ ВАГОНА ДО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ЕГО В ВИДЕ СОСРЕДОТОЧЕННОЙ МАССЫ, а за счёт сокращения количества учитываемых тонов колебаний моста.

Решают, да. во временной области, но до того проделав массу работы по получению экспериментальных данных и модальному анализу.

Важно ещё одно предложение: The dynamic interaction between the bridge and train is realized through the contact forces between the wheels and track. - Взаимодействие моста и вагонов осуществляется через контакт колёс и дорожного покрытия.

В вашей постановке, romius, я так и не понял каким образом это самое взаимодействие учитывается.