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2024-07-11
Panoramica
Introduzione
Metodo di analisi
Dati di input
Calcolo
Risultati

Superfici permeabili

In RWIND 3 Pro, è possibile applicare la permeabilità a una superficie. Una breve teoria sulla permeabilità può essere trovata nel capitolo Permeabilità. In RWIND 3 Pro, la permeabilità è modellata utilizzando una condizione al contorno, una caduta di pressione prescritta su superfici definite. La caduta di pressione (gradiente di pressione) è data dall'Eq.:

∆p=-(DμU+12IρU2)·L

Δp[Pa]

Pressure drop

μ[Pa.s]

Dynamic viscosity of the fluid

U[m/s]

Velocity of the fluid

D[1/m2]

Darcy coefficient

I[1/m]

Inertial coefficient

ρ[kg/m3]

Density of the fluid

L[m]

Permeable media length in the flow direction
Caduta di pressione

dove i coefficienti D e I sono definiti come:

I=CFα

CF[-]

Forchheimer parameter

α[m2]

Permeability
Coefficiente d'inerzia
D=1α

α[m2]

Permeability
Coefficiente di Darcy

Nei modelli dei mezzi permeabili discussi nel capitolo Permeabilità, un termine di origine è aggiunto sul lato destro delle equazioni N-S nel baricentro delle celle in cui la permeabilità dovrebbe essere risolta. Poiché RWIND 3 Pro risolve solo superfici permeabili (cioè elementi relativamente sottili), la permeabilità è stata modellata utilizzando una condizione al contorno ciclica (porousBafflePressure), prescrivendo il gradiente di pressione sugli elementi selezionati (patch). Per maggiori dettagli, consulta la guida di OpenFOAM guida. Questo è un modello computazionalmente semplice e risultati interessanti possono essere raggiunti in un breve tempo di calcolo. Tuttavia, ha i suoi limiti, ad esempio, l'utilizzo del modello per un'elevata caduta di pressione potrebbe non portare alla convergenza e ai risultati.

Informazioni più specifiche sul modello di permeabilità (porousBafflePressure) sono disponibili in OpenFOAM-4.1 manuale.

Permeabilità e zone

In RWIND 3 Pro, la permeabilità è assegnata alle zone selezionate come proprietà del materiale, vedi immagine di seguito.

Zone e Permeabilità
Zone e Permeabilità

Nella finestra di dialogo "Modifica zona", sezione "Materiale", fare clic su "Crea nuovo materiale..." o "Modifica materiale...". Apparirà una finestra di dialogo con parametri di permeabilità.

Modifica Materiale, Permeabilità
Modifica Materiale, Permeabilità

Qui, devono essere definiti i coefficienti di permeabilità D, I e la lunghezza della superficie permeabile (spessore) L. Un'introduzione su come derivare e ottenere questi coefficienti è stata descritta nel capitolo Permeabilità. Altre idee e approcci per derivare i coefficienti possono essere trovati anche qui: Calcolatore di Darcy-Forchheimer Un modo per ottenere il coefficiente e modellare la permeabilità è descritto nell'articolo della Knowledge Base sul sito web di Dlubal.


Dopo aver impostato tutti i coefficienti e assegnato le zone alle superfici, il modello con superfici permeabili è pronto per il calcolo.

Suggerimento

Quando si impostano i coefficienti D e I, è importante tenere presente la loro interpretazione fisica. Il coefficiente D influenza l'importanza delle forze di attrito (viscosa), mentre il coefficiente I influenza l'importanza delle forze di inerzia della velocità mentre il flusso passa attraverso la superficie permeabile.

Importante

Il calcolo con la permeabilità della superficie può essere eseguito solo su modelli semplificati. La mesh shrink-wrapping garantisce una mesh geometricamente corretta senza volumi aperti. Se la semplificazione del modello è disabilitata, la mesh del volume generato potrebbe essere di scarsa qualità e i risultati potrebbero essere errati. Qui è importante sottolineare che il modello semplificato con e senza superfici permeabili differisce in modo significativo, vedi iimmagine il modello con superfici permeabili in questo caso forma un modello a volume aperto, che porta quindi a una mesh volumetrica più grande rispetto allo stesso modello senza di esse.

Visualizzazione che mostra due variazioni di mesh del modello, uno con e l'altro senza superficie permeabile.
Mesh del modello con e senza superficie permeabile
Importante

L'attuale modello di permeabilità (OpenFOAM, porousBafflePressure) è funzionale per superfici permeabili relativamente semplici (ad esempio, reti metalliche, feritoie, barriere, ecc.), cioè forme semplici definite da un set di triangoli ugualmente orientati. se utilizziamo superfici permeabili per l'intero edificio (ad esempio, il modello "Torre Eiffel" da Project Manager), molto probabilmente il calcolo sarà instabile, i risultati saranno errati o il calcolo non funzionerà affatto.

Campo di velocità, Superfici permeabili
Campo di velocità, Superfici permeabili
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Articoli tecnici della Knowledge Base
KB 1900 | Effetto di apertura nei collegamenti a ali di sezioni cave circolari
Questo articolo discute e confronta l'effetto leva in tre tipi di collegamenti: un collegamento con una flangia ad anello, una flangia cieca d'estremità e una flangia a anello irrigidita.
Steel Connection Rigidity and Its Influence on Structural Design
La comprensione della rigidezza del collegamento in acciaio è fondamentale nella progettazione strutturale. Spesso, i collegamenti sono trattati come incernierati o rigidi, ma ciò può portare a verifiche antieconomiche o addirittura pericolose. Scopri come gli add-on RFEM e Giunti acciaio di Dlubal Software aiutano a verificare la rigidezza del collegamento e la resistenza a momento, garantendo verifiche più sicure ed economiche.
Esecuzione di giunti in acciaio
Il vantaggio dell'add-on RFEM 6 Steel Joints è che è possibile analizzare le connessioni in acciaio utilizzando un modello EF per il quale la modellazione viene eseguita in background in modo completamente automatico. L'input dei componenti del giunto in acciaio che controllano la modellazione può essere effettuato definendo i componenti manualmente o utilizzando i modelli disponibili nella libreria. Quest'ultimo metodo è incluso in un precedente articolo della Knowledge Base intitolato "Definizione di componenti di giunti in acciaio utilizzando la libreria". La definizione dei parametri per la progettazione di giunti in acciaio è l'argomento dell'articolo della Knowledge Base "Progettazione di giunti in acciaio in RFEM 6".
Modifica del giunto in acciaio
In RFEM 6, i collegamenti in acciaio sono definiti come un assemblaggio di componenti. Nel nuovo add-on Giunti acciaio, sono disponibili componenti di base universalmente applicabili (piastre, saldature, piani ausiliari) per inserire situazioni di collegamento complesse. I metodi con cui possono essere definiti i collegamenti sono considerati in due articoli precedenti della Knowledge Base: "Un nuovo approccio alla verifica di giunti in acciaio in RFEM 6" e "Definizione di componenti di giunti in acciaio utilizzando la libreria".
Screenshot
Caratteristiche del prodotto
Caratteristica 002667 | Classificazione di giunti in acciaio secondo la rigidezza

Nell'add-on Giunti acciaio, è possibile classificare le rigidezze dei giunti.

Oltre alla rigidezza iniziale, la tabella mostra anche i valori limite per i collegamenti incernierati e rigidi per le forze interne selezionate N, My e/o Mz. La classificazione risultante viene quindi visualizzata nelle tabelle come "incernierata", "semirigida" o "rigida".

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Caratteristica 002669 | Bulloni pretensionati per giunti in acciaio

Nell'add-on "Giunti acciaio", è possibile considerare la precompressione dei bulloni nel calcolo per tutti i componenti. È possibile attivare facilmente la precompressione utilizzando la casella di controllo nei parametri del bullone e ha un impatto sull'analisi tensioni-deformazioni e sull'analisi di rigidezza.

I bulloni precompressi sono bulloni speciali utilizzati nelle strutture in acciaio per generare un'elevata forza di serraggio tra i componenti strutturali collegati. Questa forza di serraggio provoca attrito tra i componenti strutturali, che consente il trasferimento delle forze.

Funzionalità
I bulloni precompressi sono serrati con una certa coppia, allungandoli e generando una forza di trazione. Questa forza di trazione viene trasferita ai componenti collegati e porta ad un'elevata forza di serraggio. La forza di serraggio impedisce l'allentamento del collegamento e garantisce una trasmissione affidabile della forza.

Vantaggi

  • Elevata capacità portante: i bulloni pretesi possono trasferire forze elevate.
  • Bassa deformazione: riducono al minimo la deformazione del collegamento.
  • Resistenza a fatica: sono resistenti alla fatica.
  • Facilità di montaggio: sono relativamente facili da montare e smontare.

Analisi e progettazione
Il calcolo dei bulloni precompressi viene eseguito in RFEM utilizzando il modello di analisi EF generato dall'add-on "Giunti acciaio". Tiene conto della forza di serraggio, dell'attrito tra i componenti strutturali, della resistenza a taglio dei bulloni e della capacità portante dei componenti strutturali. La verifica viene eseguita secondo la norma DIN EN 1993-1-8 (Eurocodice 3) o la norma statunitense ANSI/AISC 360-16. Il modello di analisi creato, compresi i risultati, può essere salvato e utilizzato come modello RFEM indipendente.

Funzione 002584 | Verifica di giunti in acciaio per sezioni composte e in parete sottile

Nell'add-on Giunti acciaio, è possibile progettare collegamenti di aste con sezioni trasversali composte. Inoltre, è possibile eseguire le verifiche del giunto per quasi tutte le sezioni trasversali in parete sottile della libreria di RFEM.

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Collegamento di travi orizzontali alla colonna e collegamento di diagonali di armatura

Collegamento complesso di travi orizzontali al pilastro e collegamento di diagonali di armatura

Il modello di connessione è stato modellato utilizzando circa 50 componenti. Il modello è stato creato in base all'esempio reale di utilizzo nella struttura.

Domande frequenti (FAQ)

Nel add-on Giunti acciaio, ottengo alti tassi di utilizzo per bulloni pretensionati per la verifica del carico di trazione. Da dove proviene questa alta sollecitazione e come posso valutare le riserve di capacità dei bulloni?
Quali programmi e add-on sono adatti per il calcolo e la verifica di strutture in acciaio?

In che modo trattare una connessione come completamente rigida può risultare in una verifica antieconomica?

È possibile considerare anche i campi di taglio e l'appoggio periferico nella verifica globale?

Unioni

Un giunto in acciaio nel mio modello è impossibile da calcolare. Come posso ottenere ulteriori informazioni per identificare la causa?

Sto progettando una colonna incernierata alla base, fissata in testa nella direzione X ed elastica nella direzione Y. Ho impostato le lunghezze d'inflessione utilizzando i vincoli nodali. Nella verifica, i valori della lunghezza d'inflessione per il calcolo sono gli stessi L_(cr,z) = L_(cr,y) = 2,41 m. Cosa sto facendo di sbagliato?
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