Аттестация Siemens Femap в Ростехнадзоре

На основании Президиума Экспертного совета по аттестации программ для ЭВМ при Ростехнадзоре (протокол заседания от 30.05.2019 №75), программное средство Siemens Femap with NX Nastran верифицировано и аттестовано в Ростехнадзоре для расчета собственных частот и форм колебаний, параметров движения (перемещений, скоростей, ускорений) строительных конструкций зданий и сооружений объектов использования атомной энергии.

Аттестационный паспорт программы для ЭВМ Femap with NX Nastran, верификация femap nastran, аттестация femap nastran, ростехнадзор
Аттестационный паспорт программы для ЭВМ Femap with NX Nastran

Программное средство аттестуется для расчетов

  • собственных частот и форм колебаний строительных конструкций зданий и сооружений (ЗиС)
  • параметров движения (перемещений, скоростей, ускорений) строительных конструкций зданий и сооружений
  • спектров ответа на заданных отметках зданий и сооружений

Область применения программного средства Siemens Femap по типу объекта использования атомной энергии: строительные конструкции зданий и сооружений любых объектов использования атомной энергии (ОИАЭ)

Режимы эксплуатации объекта использования атомной энергии

  • Режимы нормальной эксплуатации;
  • Режимы нарушения нормальной эксплуатации, включая проектные и запроектные аварии;

Верификация (валидация) программного средства проведена для следующих исходных динамических нестационарных воздействий на ЗиС ОИАЭ:

  • сейсмических воздействий, задаваемых в виде акселерограмм;
  • воздействий от удара самолета и его частей при падении на ЗиС ОИАЭ, задаваемых графиками изменения давления во времени в зоне удара;;
  • воздействие воздушной ударной волны, задаваемых графиками изменения давления во времени на различных поверхностях ЗиС ОИАЭ

Область применения программного средства по условиям и параметрам расчета

При проведении расчетов по программе строительные конструкции рассматриваются в геометрически линейной постановке. Конструкционные материалы считаются линейно-упругими кусочно-однородными и изотропными.

При проведении расчетов по программе Siemens Femap with NX Nastran изменение характеристик конструкционных материалов от температур и облучения не учитывается.

Программа Siemens Femap with NX Nastran аттестуется для проведения расчетов и использованием следующих типов конечных элементов:

  • CBAR - двух-узловой элемент стержня (в каждом узле 6 степеней свободы), способный работать (в общем случае) на растяжение, сжатие, кручение, и изгиб; реализует классическую теорию изгиба балок (теорию Эйлера-Бернулли); применяется для моделирования колонн, балок, распорок и т.п.
  • CBEAM - двух узловой элемент стержня (в каждом узле 6 степеней свободы), способный работать (в общем случае) на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, а также поперечный сдвиг; реализует теорию изгиба балок Тимошенко; применяется для моделирования колонн, балок, распорок и т.п. с учетом сдвига поперечных сечений;
  • CQUAD4 и CTRIA3 - универсальных четырех- и трех-узловой элемент оболочки (в каждом узле 5 степеней свободы), в котором возможно возникновение (в общем случае) мембранных напряжений, поперечных сил и изгибающих моментов; реализует теорию оболочек Миндлина-Рейсснера; применяется для моделирования фундаментных плит, перекрытий, покрытий и стен;
  • CHEXA - восьми-узловой шестигранный элемент твердого тела (в каждом узле 3 степени свободы); применяется для моделирования толстостенных конструкций, фундаментных плит со сложной геометрией сечения, массивов грунта;
  • CONM2 - одно-узловой элемент (6 степеней свободы), позволяющий помещать в узлы КЭ=модели объекта сосредоточенные массы и моменты инерции (в общем случае различные для различных направлений); применяется для моделирования инерционных характеристик ограждающих строительных конструкций, а также технологического и прочего оборудования;
  • CBUSH - двух-узловой элемент связи (в каждом узле 6 степеней свободы), позволяющий задавать связи заданной жесткости и демпферы по всем степеням свободы между соответствующими узлами; применяется для моделирования жесткостных и демпфирующих характеристик специальных элементов конструкции, а также жесткостных и демпфирующих характеристик грунтового основания.

Погрешность, обеспечиваемая программой в области ее применения

Ниже приведены значения относительных отклонений результатов расчетов по программе Siemens Femap with NX Nastran в приведенных в верификационном отчете тестах, использованных для верификации (валидации) программы.

При расчете собственных частот

  • В сравнении с аналитическими решениями и результатами расчетов по аттестованным программам - 1.7%
  • В сравнении с экспериментальными данными - до 13% (при определении перемещений узлов - 1,6%, скоростей - 6,4%, при вычислении спектров ответа - 2.6%)

При оценки погрешности результатов расчета, получаемых с помощью программы, необходимо учитывать неопределенности исходных данных конкретного расчета:

  • неопределенности физико-механических характеристик материалов строительных конструкций и грунтов основания;
  • неопределенности геометрических характеристик, граничных условий и параметров нагружений.

Сведения о методиках расчетов, реализованных в программе

Теоретической основой программы Siemens Femap является метод конечных элементов в форме метода перемещений.

Формируемые системы линейных алгебраических уравнений решаются прямым методом (Forward-backward substitution Direct solution - метод прямой и обратной подстановки), либо итерационным методом (метод предобусловленных сопряженных градиентов - PCG-Preconditioned Conjugate Gradient).

Расчет частот и форм собственных колебаний производится с помощью метода Ланцоша (Basic Lanczos Recurrence) или его разновидностей (Block Method, Segmented Lanczos Method, Distributed Parallel Lanczos Method).

При решении уравнений движения с помощью метода прямого пошагового интегрирования применяется метод центральных разностей. При этом демпфирование в строительных конструкциях учитывается с помощью пропорционального демпфирования по Рэлею, демпфирование за счет оттока энергии в грунтовое основание в виде отраженных и излученных волн (волновое демпфирование) учитывается с помощью вязкого демпфирования.

При решении уравнений движения с помощью метода разложения по формам собственных колебаний в обобщенных координатах формируется матрица демпфирования, учитывающая как конструкционное демпфирование в строительных конструкциях, так и демпфирование в грунтовом основании. Если сформированная матрица демпфирования в обобщенных координатах имеет диагональный вид, система уравнений движения распадается на совокупность независимых уравнений, для решения которых применяется интеграл Дюамеля. Если сформированная матрица демпфирования в обобщенных координатах не является диагональной, решается связанная система уравнений. При этом применяется пошаговый метод интегрирования (как и при прямом интегрировании уравнений движения в физических координатах).

Специалисты, проводившие анализ и оценку программы

Siemens Femap with NX Nastran - это высокопроизводительное моделирование, которое значительно сокращает число натурных испытаний и ускоряет вывод изделия на рынок.

Siemens Femap with NX Nastran верификация аттестация в ростехнадзоре
Siemens Femap with NX Nastran
  • Доказанные, эффективные возможности моделирования и анализа, которые решают сложные инженерные задачи
  • CAD независимая среда моделирования методом конечных элементов, которая может работать напрямую с любыми форматами САПР без использования нейтральных форматов
  • Лучший пре/постпроцессор на рынке для решателей Nastran
  • Часть портфолио Simcenter
Попробуйте Siemens Femap и познакомьтесь с самыми современными возможностями моделирования в пре-/постпроцессоре Femap вместе с вычислительными возможностями ведущего в отрасли решателя Simcenter Nastran.

Посмотрите, как эти комплексные приложения для моделирования и анализа могут помочь Вам сэкономить деньги и сократить время выхода изделия на рынок благодаря оптимизированным проектам, уменьшению числа прототипов и натурных испытаний.

По этой ссылке Вы получите доступ к полной версии Siemens Femap: Base Module с дополнительным модулем Dynamic Response. Нет ограничений по количеству сохранений, размерам моделей или другим факторам, которые ограничивают Вашу способность моделировать и анализировать готовые проекты изделий.
По вопросам приобретения, бесплатного тестирования и любым другим вопросам, пожалуйста, обращайтесь:
📨  info@cad-is.ru 📞 7 (495) 175-571-4 или через форму обратной связи: https://www.cad-is.ru/forms/price

Дополнительные статьи по теме