Obecný princip 3D numerického modelování výrubu

Transkript

1 Obecný princip 3D numerického modelování výrubu

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

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

4 Diskretizace Část kontinua vybranou pro výpočet diskretizujeme pomocí konečných prvků

5 Prvky pro 3D diskretizaci Typy 3D prvků

6 Prvky pro pseudo3d stabilitníúlohu Různý počet uzlů u prvků umožňuje přesnější výpočet v požadované oblasti (aproximace z hodnot v uzlech)

7 Diskretizace ostění Železobetonové, mezilehlá izolace, prutové prvky umožňují přenést pouze tlak, neumožňují tření ani tah

8 Další typy prvků

9 Využití osové symetrie Pro snížení počtu prvků a zrychlení výpočtu

10 Vliv velikosti modelované oblasti Okrajové podmínky nesmí ovlivnit výpočet

11 Tektonika masivu může ovlivnit okrajové podmínky

12 Princip 3D modelování výrubu v programu MIDAS GTS Posloupnost kroků při modelování 1. Modelování geometrie 2. Generování sítě 3. Podmínky výpočtu 4. Vlastní výpočet 5. Postprocesing 6. Vyhodnocení výsledků

13 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 MIDASuumožňují výkonné generování komplexních úloh

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

15 Modelování geometrie Základní princip modelování 3D tunelu Vygenerování základního boxu

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

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

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

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

20 Modelování geometrie Geometrický model je zásadně tvořen vzájemným spojením vazeb různých geometrických entit. Entita 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 curve povrch face líc Část roviny (2D) či povrchu (3D) ohraničeného uzavřenou sítí wire síť řada hran spojených svými vrcholy křivka edge hrana tavr odpovídající přímce či křivce určené vrcholy v extrémech Vertex vrchol bezrozměrný tvar odpovídající geometrickému bodu

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

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

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

24 drátěná síť -smyčka Uspořádaná skupina hran (tj. je dána orientace po síti, může být hranicí líce (pokud je siťuzavřená), Sub-hrany sdílejí společné vrcholy

25 Hrana versus síť

26 Líc versus Plášť

27 Líc Uzavřen sadou hran (hranicélíce je síť), může být popsán analyticky (rovina, válec, koule apod.)

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

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

30 Uzavřený objekt Uzavřený objekt seskupující 4 nezávislé tvary

31 Posloupnost tvorby trojrozměrného objektu Modelování geometrie

32

33 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.

34 Topologie geometrie Tvar Topologie popisuje vztahy jednotlivých entit Tvar nezávisle existující entita (není podmnožinou jiné entity), je nejvyšší topologií Neutralmode je možné vybírat jen tvary Commandmode je možné vybírat tvary a sub-tvary

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

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

37 plášť Příklady tvarů

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

39 Trojrozměrný objekt Příklady tvarů

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

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

42 Modelování odspodu Začínáme nejnižší úrovní entit, vytvoříme subtvary, 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)

43 Schemamodelování odspodu

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

45 Příklad modelování odspodu Začínáme modelování zeminovéhomasivu, vytvoříme základní tvar pomocí vrcholů a hran (řez)

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

47 Příklad modelování odspodu Síť roztáhneme do trojrozměrného prvku

48 Příklad modelování odspodu Síť roztáhneme do trojrozměrného prvku

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

50 Příklad modelování odspodu Vyjmutí zeminy v místě portálu pomocí operací s trojrozměrnými bloky

51 Příklad modelování odspodu V trojrozměrném objektu zeminy v místě portálu vytvoříme tunel (entita plášť shell)

52 Příklad modelování odspodu V objektu zeminy vytvoříme objekt tunel (entita plášť shellvytvoří objekt tunel)

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

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

55 Nástroje pro práci s geometrií Výměna dat

56 Import terénu

57 Práce s objekty

58 Práce s objekty

59 Práce s objekty Vysunutí, rotace, ohýbání, umisťování

60 Přehled modelování MIDAS