K135YGSM Přednášky k modelování MKP 2D i 3D

Prezentace na téma: "K135YGSM Přednášky k modelování MKP 2D i 3D"— Transkript prezentace:

1 K135YGSM Přednášky k modelování MKP 2D i 3D
Příklady na cvičení (MIDAS GTS): Plošný základ lineární výpočet a nelineární výpočet ve 2D MKP Stabilita svahu ve 2D a 3D MKP Tunel ražený NRTM ve 3D

2 Úvod do programu MIDAS GTS

3 MIDAS GTS Zdroje http://en.midasuser.com

4

5 Rozložení uživatelského prostředí
Pracovní lišta (Nabídka ikon) Hlavní nabídka Okno tabulek Ikony Pracovní strom Okno výsledků Pracovní okno

6 Vodorovná nabídka ikon
Výběr Pracovní plocha Vpřed/Vzad Šmiknutí (Snap) Soubor

7 Svislá nabídka ikon ZOOM Výběr pohledu Otáčení pohledu
Dynamický pohled

8

9

10

11

12 Pracovní strom Umožňuje zviditelnit či skrýt objekty, pracovat s nimi – editace, přenos jejich dat, …. Pracovní strom je pro: * preprocesor * postprocesor * Zprávu (report)

13 Pracovní strom - preprocesor

14 Pracovní strom preprocesor a Okno vlastností
Ke každé položce ve stromu mohu zobrazit další okna

15 Postup řešení úloh Modelování geometrie
Definice atributů (vlastnosti a materiál) Generování sítě Definování hraničních podmínek Zavedení zatížení Vlastní výpočet Zpracování výsledků (postprocesing)

16 Obecný princip 3D numerického modelování výrubu

17 Modelovaná situace Svislé zatížení nadloží se přenáší horninovým masivem na bok tunelu

18 Soustava lineárních rovnic
Soustavou lineárních rovnic popíšeme určované veličiny – např. posuny v uzlech

19 Diskretizace Část kontinua vybranou pro výpočet diskretizujeme pomocí konečných prvků

20 Prvky pro 3D diskretizaci
Typy 3D prvků

21 Prvky pro pseudo 3D stabilitní úlohu
Různý počet uzlů u prvků umožňuje přesnější výpočet v požadované oblasti (aproximace z hodnot v uzlech)

22 Využití osové symetrie
Pro snížení počtu prvků a zrychlení výpočtu

23 Vliv velikosti modelované oblasti
Okrajové podmínky nesmí ovlivnit výpočet

24 Princip 3D modelování výrubu v programu MIDAS GTS
Posloupnost kroků při modelování Modelování geometrie Generování sítě Podmínky výpočtu Vlastní výpočet Postprocesing Vyhodnocení výsledků

25 Modelování geometrie Geometrický model je základem analýzy konečnými prvky, na základě geometrických dat vznikají síť konečných prvků a ostatní procesy výpočtu, které ovlivňují výsledné hodnoty. MIDAS umožňuje import dat vytvořených programy CAD Další nástroje MIDASu umožňují výkonné generování komplexních úloh

26 Modelování geometrie Základní princip modelování 3D tunelu
Vytvoření povrchu terénu pomocí externích dat (např. z geodetické sítě apod.)

27 Modelování geometrie Základní princip modelování 3D tunelu
Vygenerování základního „boxu“

28 Modelování geometrie Základní princip modelování 3D tunelu
Vložení terénu a odstranění zbytečné části nad terénem

29 Modelování geometrie Základní princip modelování 3D tunelu
Vložení tunelu do modelované části

30 Modelování geometrie Základní princip modelování 3D tunelu
Vytvoření plochy představující etapy výstavby

31 Modelování geometrie Základní princip modelování 3D tunelu
Rozdělení tunelu (ostění) na etapy výstavby

32 Modelování geometrie Geometrický model je zásadně tvořen vzájemným spojením vazeb různých geometrických entit. Entita Definice compound Objekt skupina nezávislých entit shape tvar obecný termín popisující nezávislou entitu solid trojrozměrný Část 3D prostoru ohraničeného pláštěm shell plášť soubor líců spojených hranami jejich síťových hranic surface povrch face líc Část roviny (2D) či povrchu (3D) ohraničeného uzavřenou sítí wire síť řada hran spojených svými vrcholy curve křivka edge hrana tavr odpovídající přímce či křivce určené vrcholy v extrémech Vertex vrchol bezrozměrný tvar odpovídající geometrickému bodu

33 Posloupnost geometrických entit
Compound uzavřený objekt Shape tvar Shell plášť Solid trojrozměrný objekt Face líc Wire „drátěná“ síť Edge hrana (okraj) Vertex bod (vrchol)

34 Modelování geometrie Entitou s nejnižší úrovní je bod - vrchol (vertex) definovaný vlastnostmi a souřadnicí v prostoru Vrchol (x,y,z)

35 Hrana Spojuje 2 konečné vrcholy, může být analyticky popsána (přímka, oblouk, kruh, spline apod.)

36 „drátěná“ síť - smyčka Uspořádaná skupina hran (tj. je dána orientace po síti, může být hranicí líce (pokud je siť uzavřená), Sub-hrany sdílejí společné vrcholy

37 Hrana versus síť

38 Líc versus Plášť

39 Líc Uzavřen sadou hran (hranicé líce je síť), může být popsán analyticky (rovina, válec, koule apod.)

40 Plášť Orientovaná sada líců, sub-líce jsou spojeny společnými hranami, může být hranicí trojrozměrného prvku (pokud je plášť uzavřen)

41 Trojrozměrný objekt (objemový)
Tvořen uzavřenou sadou líců (hranicí je plášť), má všechny vlastnosti pláště: - orientovanou sadu líců, - sub-líce jsou spojeny společnými hranami

42 Uzavřený objekt Uzavřený objekt seskupující 4 nezávislé tvary

43 Modelování geometrie Posloupnost tvorby trojrozměrného objektu

44

45 Uživatel může volně střídat mezi uzavřenou sítí a lícem nebo mezi pláštěm a trojrozměrným objektem protože sdílejí stejné sub-tvary Hranice líce je tvořena jednou sítí a hranice trojrozměrného objektu se skládá z jednoho pláště protlačení hrany vytvoří líc, protlačení sítě vytvoří plášť. Tento plášť sdílí stejné sub-tvary se skupinou líců generovaných protlačením sub-hran původní sitě.

46 Topologie geometrie – Tvar
Topologie popisuje vztahy jednotlivých entit Tvar – nezávisle existující entita (není podmnožinou jiné entity), je nejvyšší topologií Neutral mode – je možné vybírat jen tvary Command mode – je možné vybírat tvary a sub-tvary

47 Uzavřený objekt - skupina
Uzavřený objekt je skupina tvarů, uzvařený objekt je také tvarem

48 Příklady tvarů Typ vybraného tvaru může být zkontrolován v Okně vlastností – property window líc

49 Příklady tvarů plášť

50 Příklady tvarů Nezáleží na tom, kolik existuje hran, hranice líce je vždy síť. U uzavřených tvarů je koncový a počáteční bod identický líc

51 Příklady tvarů Trojrozměrný objekt

52 Příklady tvarů Pokud se spojí k sobě dva sousední líce v plášť, bude jedna čí více hran sdílena oběma líci

53 Modelování odshora Začínáme entitou nejvyšší úrovně a postupně dělíme na podrobnější úseky. Vhodná pro jednoduché modely

54 Modelování „odspodu“ Začínáme nejnižší úrovní entit, vytvoříme sub-tvary, které na závěr spojíme dohromady. Je to velice časově náročné, ale umožňuje nám to komplexní modelování velice složitých tvarů. Čili od vrcholů postupujeme přes hrany, pak tvoříme líc a trojrozměrné objekty. Modelování můžeme doplnit exportem externích dat (CAD)

55 Schema modelování odspodu

56 Příklad modelování odspodu
Jednoduchý příklad, jen pro názornost postupu Požadovaná geometrie

57 Příklad modelování odspodu
Začínáme modelování zeminového masivu, vytvoříme základní tvar pomocí vrcholů a hran (řez)

58 Příklad modelování odspodu
Hrany uzavřeme a dostaneme síť, která tvoří hranici líce

59 Příklad modelování odspodu
Síť roztáhneme do trojrozměrného prvku

60 Příklad modelování odspodu
Síť roztáhneme do trojrozměrného prvku

61 Příklad modelování odspodu
Obdobně vymodelujeme trojrozměrnou oblast portálového úseku, kterou později vyjmeme z prvého objektu (masivu zeminy)

62 Příklad modelování odspodu
Vyjmutí „zeminy“ v místě portálu pomocí operací s trojrozměrnými bloky

63 Příklad modelování odspodu
V trojrozměrném objektu „zeminy“ v místě portálu vytvoříme tunel (entita plášť – shell)

64 Příklad modelování odspodu
V objektu zeminy vytvoříme objekt tunel (entita plášť – shell vytvoří objekt tunel)

65 Příklad modelování odspodu
V objektu tunel zavedeme entitu, která určuje pracovní záběry

66 Příklad modelování odspodu
Objektu tunel rozdělíme na samostatné objekty podle pracovních záběrů

67 Nástroje pro práci s geometrií
Výměna dat

68 Import terénu

69 Práce s objekty

70 Práce s objekty

71 Práce s objekty Vysunutí, rotace, ohýbání, umisťování

72 Přehled modelování MIDAS