Sekce 3: Diagnostika dřevěných konstrukcí z pohledu mechanických vlastností
Místnost: DP314
Kontaktní osoba: Roman Fojtík, Michal Bošanský, Lenka Kubíncová
Laboratoř diagnostiky stavebních konstrukcí z pohledu mechanických vlastností disponuje robustními výpočetními nástroji pro predikování a simulování chování konstrukcí na bázi dřeva a materiálového inženýrství.
Experimentální analýza popisující mechanické vlastnosti prvků případně konstrukcí je validována analytickým přístupem s užitím dále pospaných robustních softwarů.
Software Dlubal RSTAB/RFEM umožňuje řešit inženýrskou a statickou problematiku moderního stavebního inženýrství a odráží nejnovější trendy v oboru. Nástroj je základem modulárního softwarového systému a sofistikovaným způsobem zadávání umožňuje intuitivní modelování jednoduchých i složitých prutových konstrukcí.
Výkonný řešič programu RSTAB provádí lineární a nelineární analýzu úlohy, výpočty vnitřních sil, deformací a vazbových reakcí. RFEM je výkonný nástroj pro statické výpočty 3D konstrukcí metodou konečných prvků splňující veškeré inženýrské a statické požadavky a nároky moderního stavitelství. Základní program RFEM slouží k řešení konstrukcí, zadávání materiálů a zatížení pro rovinné i prostorové konstrukce, které tvoří 2D prvky reprezentované deskou, stěnou případně skořepinou a do řešení úloh umí zakomponovat také prutové prvky. Modelovat lze i smíšené konstrukce nebo tělesa a kontaktní prvky. RFEM počítá deformace, vnitřní síly, napětí, podporové síly i kontaktní napětí v podloží. Díky generátorům zatížení lze snadno zohlednit zatížení větrem a sněhem a další.
3D prutový model výškové budovy z konstrukce na bázi dřeva (RSTAB):
Model křížem vrstvené desky (RFEM):
Software Flex PDE je výkonná a robustní platforma pro originální a neomezené skriptované multi-fyzikální prostředí řešení konečných prvků s užitím a řešením parciální diferenciální rovnice. Ideální platforma pro problémy 1D, 2D, 3D nebo Multi-fyzikální parciální diferenciální rovnice (PDE). Analýzy, které se v rámci programu dají provádět jsou např.: strukturální mechanika, tepelný tok, chemické analýzy a reakce, elektromagnetika, difúze ad. Platforma uživatele provádí z matematického modelu k numerickému řešení a umožnuje grafický postprocessing řešených úloh. Flex PDE aplikovaný pro problematiku stresové analýzy, kinetiku chemických reakcí až po oceňování akciových opcí, matematickému popisu systémů reálného světa využívá základ řešení pomocí parciálních diferenciálních rovnic. FlexPDE řeší matematický základ všech těchto oblastí tím, že se zabývá rovnicemi spíše než aplikací.
Flex PDE je platforma která umožňuje:
- analyzovat popis vašeho problému,
- symbolicky tvoří Galerkinovy konečně prvkové integrály, derivace a závislosti,
- vytvoří coupling matrix a vyřeší úlohu,
- vykreslí výsledky,
- k řešení úloh není potřeba žádný jiný nástroj a pro řešení nových studijních oborů a navazujících nových problematik není nutno dalších softwarových modulů.
Ukázky řešených úloh ve Flex PDE: detail zakládaní dřevěné konstrukce z pohledu stavební fyziky
a 3 point bend test deskového prvku z křížem vrstveného dřeva (CLT).
Software COMSOL MUTLIPHYSICS je velmi výkonná a robustní výpočetní platforma obsahující 34 rozšiřujících modulů s vyladěným uživatelským rozhraním a nástroji pro optimalizaci, elektromagnetické, mechanické, akustické, teplotní, CFD a elektrochemické aplikace. Software je založen majoritně na metodě konečných prvků (MKP) ale těží také i z dalších metod (metoda hraničních prvků, nespojitý Galerkin, metoda konečných objemů, ad.). Součástí je také nepřeberné množství materiálových vlastností pevných látek, kapalin a plynů dostupných z integrovaných materiálových knihoven. Pro import/export a spojení s CAD/ECAD modeláři, tabulkovými procesory a dalším výpočetním softwarem obsahuje COMSOL MULTIPHYSICS 14 propojujících modulů. Dalším efektním nástrojem je COMSOL COMPILER pro kompilace samostatně spustitelných aplikací. Software je ideální prostředí pro tvorbu multifyzikálních modelů. V případě řešení jednoho fyzikálního problému je aplikované jediné uživatelské rozhraní vlastní všem fyzikálním problémům a jednotný přistup napříč všemi odvětvími s možností zapínání a vypínání fyzikálních rozhraní, zapínání a vypínání okrajových podmínek, tvorbu studií, ad. V případě definice multifyzikálního problému (spojování fyzikálních rozraní není ničím limitováno) je možné jednoduše propojit dva a více fyzikálních problémů, které se navzájem ovlivňují (coupling, full coupling). Tento nástroj umožňuje vývoj produktů napříč obory v jediném softwaru.
Ukázky řešených úloh v COMSOL MULTIPHYSICS: Popis pohybu teplotního a vlhkostního pole v dřevěné rámové konstrukci
Software Abaqus Unified Finite Element Analysis (FEA) umožňuje výkonná a kompletní řešení pro rutinní i sofistikované inženýrské problémy pokrývající široké spektrum vědeckých a praktických aplikací. V dřevařském oboru v rámci materiálového inženýrství nebo praktických konstrukčních aplikacích můžou uživatelé využívat a popisovat fyzikální jevy reprezentované mechanickým statickým zatížením, mechanickým dynamickým zatížením, lineární statickou analýzu, nelineární statickou analýzu, multifyzikální analýzu s couplingem mezi mechanickým silovým působením plně propojeným s tepelně vlhkostním působením a akusticko-strukturální vazbu pomocí jednotné datové struktury modelu.
Funkce SW Abaqus:
- Široká škála nelineárních analytických postupů včetně strukturálního napětí, explicitní dynamiky, tepelně vlhkostního namáhání, přenosu tepla, difúze pórové tekutiny a dalších
- Moderní rámec lineární dynamiky, který zahrnuje vysoce výkonné vlastní řešiče, dynamiku přechodných a ustálených stavů, nahodilou odezvu a podstruktury
- Pokročilé možnosti modelování materiálů v rámci materiálového inženýrství zahrnující dřevo, materiály na bázi dřeva, kovy, polymery, kompozity, beton a lomovou mechaniku
- Robustní obecná kontaktní řešení pro modelování jednoduchých a složitých interakcí mezi malými a velkými sestavami dílu
- Vysoce výkonné řešiče, které minimalizují výpočetní čas úloh.
Vybrané techniky analýzy SW Abaqus:
- Možnost aplikovat cyklické analýzy symetrie v Abaqus Explicit ke zkrácení doby simulace a snížení požadavků pro výpočetní hardware
- Abaqus Standard umožňuje spuštění více nelineárních zatěžovacích stavů z jedné úlohy. Tato možnost výrazně snižuje dobu běhu a počet výstupních souborů ve srovnání s přístupem založeným na řešení více úloh
- Import umožňuje přenos uzlových teplot a uživatelem definovaných proměnných polí mezi Abaqus Standard a Abaqus Explicit
- Rozšířená metoda konečných prvků (XFEM) podporuje procedury s teplotními stupni volnosti
- Implicitní dynamická analýza v Abaqus Standard podporuje přidružené citlivosti s ohledem na topologii, tloušťku shellu.
Vybrané funkce strukturální analýzy SW Abaqus:
- Kritéria poškození pro kompozity vyztužené vlákny jsou k dispozici v Abaqus Standard
- Model hyperelastického materiálu Valanis-Lendel pro analýzu pružných materiálu je k dispozici v Abaqus Standard
- Pásmově omezené tlumení v Abaqus Standard umožňujě použít požadovaný jednotný poměr tlumení ve specifikovaném frekvenčním rozsahu.
Ukázky řešených úloh v SW Abaqus:
- 3 point bend test jako kontaktní úloha na 3D solid (brick elements) modelu desky z křížem vrstveného dřeva (CLT),
- teplotní analýza 2D prvku.
