MSC Nastran. Seismic Toolkit

MSC Nastran

Seismic Toolkit

Seismic Toolkit – набор программных инструментов, реализующих расширенные возможности моделирования ударного широкополосного воздействия. Расчетный модуль Seismic Toolkit дополняет возможности MSC Nastran по анализу спектрального отклика и позволяет более полно реализовать требования ряда нормативных документов по этому виду расчётов. Графический интерфейс Seismic Toolkit дополняет системы Patran и SimXpert.

Анализ конструкций на ударное широкополосное воздействие на основе линейно-спектральной теории (также называемый «анализ спектрального отклика») позволяет дать оценку действующих на конструкцию нагрузок с некоторой долей консерватизма. Обоснованное уменьшение консерватизма позволяет снизить требования к конструкции, и как следствие, уменьшить объем применяемых материалов и проводимых технологических операций по созданию конструкций при сохранении заданной стойкости к внешним воздействиям. Методы расчета спектрального отклика, разрешенные и обязательные к применению, как правило, определяются отраслевыми нормативными документами.

Seismic Toolkit, в частности, позволяет приложить внешнее ударное широкополосное воздействие напрямую к узлам модели конструкции и не использовать при этом метод больших масс. Это позволяет не включать в модель большую массу и не строить многоточечные связи (RBE) конструкции с этой массой. Моделирование ускоряется и упрощается в этом случае. Метод больших масс также поддерживается в Seismic Toolkit.

Метод Rosenblueth определения кросс-модальных коэффициентов позволяет учесть соотношение собственных частот каждой пары мод, демпфирования и длительности воздействия и ввести поправки при комбинировании откликов мод.

Seismic Toolkit позволяет включить в модальный базис расчета спектрального отклика дополнительную моду, компенсирующую отброшенные в расчете упругие моды. Воздействие на дополнительную моду определяется т.н. ускорением нулевого периода (ZeroPeriodAcceleration, ZPA), а нижняя граница частоты этого воздействия – частотой нулевого периода.

Комбинации Ньюмарка позволяют ввести допущение о соотношении амплитудных составляющих ударной нагрузки по 3-м направлениям с учетом знаков. По умолчанию реализованы значения ±100%,±40%,±40%. Вместо 40% можно ввести другое значение. Seismic Toolkit позволяет вывести все комбинации Ньюмарка (24 результата), а также результат, комбинирующий максимальные значения для каждого узла или конечного элемента.

В большинстве случаев ударное воздействие имеет место в сочетании с нагрузками от сил веса и другими статическими нагрузками, действующими на конструкцию. Seismic Toolkit позволяет сложить или вычесть результаты расчета спектрального отклика с результатами расчета линейной статики. Имеется возможность организации нескольких расчетных случаев для поиска наихудших сочетаний, а также сложения или вычитания результатов линейной статики и комбинаций Ньюмарка.

Практически важным во многих случаях является учет преднагружения конструкции (внутреннее давление, действие сил веса, другие нагрузки, влияющие на собственные частоты колебаний). Учет преднагружения реализован в Seismic Toolkit путем организации дополнительного статического расчетного случая, на базе результатов которого производится пересчет матриц и вычисление собственных частот и форм.

Seismic Toolkit также позволяет вывести большое количество «промежуточных» результатов: матриц кросс-модальных коэффициентов, результатов по отдельным направлениям, модам, самих собственных форм и частот, и т.д., что позволяет детально разобраться в применяемых методах, проконтролировать получаемые результаты, а также «вручную» применить, по выбору пользователя, другие методы комбинирования мод.

Проведение перечисленных выше расчетов базовыми средствами MSC Nastran требует весьма высокой квалификации пользователя. Seismic Toolkit существенно упрощает и ускоряет процесс анализа.

В состав Seismic Toolkit также входит отдельный графический пре-процессор, позволяющий задать все параметры расчета спектрального отклика, включая комбинирование со статическими расчетными случаями и преднагружение. Обработка данных, выдаваемых Seismic Toolkit, осуществляется стандартными средствами Patran и SimXpert.

Материалы