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Parametrische Bemessung mit SCIA Engineer

Datum: 
Montag, 17 Dezember, 2018
Region: 
International

Die parametrische Bemessung mit SCIA Engineer ist ein einfacher Prozess, der einem intuitiven Arbeitsablauf folgt.

In mehr als 90% der Fälle können Sie SCIA Engineer interaktiv verwenden. Das bedeutet, dass Sie Tastatureingaben ausführen und mit Mausklicks Daten und Eigenschaften eingeben oder ändern, während Sie die nachfolgenden Schritte in Ihrem Arbeitsablauf befolgen.

Parametric Design in SCIA Engineer

Die Schritte in dem Arbeitsablauf sind:

  1. Modellierung: Im ersten Schritt definieren Sie die Geometrie, d. H. Sie geben alle Stützen, Balken, Wände, Platten usw. mit allen ihren Eigenschaften ein. Anschließend müssen Sie Ihr Analysemodell durch Hinzufügen von Randbedingungen und deren Eigenschaften ergänzen.
  2. Belastung: Sie können Lasten eingeben oder einige der vielen Lastgeneratoren nutzen. Sie definieren auch Lastfälle und geben bzw. generieren Lastkombinationen.
  3. Analyse: Im nächsten Schritt starten Sie den Berechnungsteil von SCIA Engineer.
  4. FEM-Ergebnisse: Nachdem die Berechnung abgeschlossen ist, visualisieren Sie die berechneten Ergebnisse sowohl numerisch als auch grafisch.
  5. Bemessung & Nachweise: SCIA Engineer bietet ein breites Spektrum an Bemessungs- und Nachweismöglichkeiten für mehrere Materialien. Auf diese Weise können Sie die Verwendung der Materialien in Ihrem Analysemodell überprüfen und optimieren.
    Neben diesen integrierten Nachweisen bietet Ihnen SCIA Engineer auch die Möglichkeit, maßgeschneiderte benutzerdefinierte Nachweise zu verwenden, die in Excel oder Design Forms vorbereitet sind.
    In diesem Fall liest der benutzerdefinierte Nachweis die Modelleingabedaten und Analyseergebnisse, führt die maßgeschneiderten Berechnungen durch und sendet die endgültigen Ergebnisse an SCIA Engineer zurück, wo sie auf dieselbe Weise visualisiert werden wie jedes andere von SCIA Engineer selbst berechnete Ergebnis.
    Bei Excel sind die Modellgeometriedaten auf Knoten und 1D-Elemente beschränkt, und die Berechnungen werden mit Excel-Formeln und VBA-Makros erstellt.
    Bei der Verwendung von Design Forms werden auch 2D-Elemente behandelt, und die Berechnungen werden in der Design Forms-Skriptsprache definiert.
  6. Bericht: Neben einer allgemeinen Bildschirmvorschau bietet das integrierte Ingenieurprotokoll eine Umgebung mit vielen Funktionen zum Erstellen von aktuellen Tabellen und Bildern mit Eingabedaten und Ergebnissen.

Parametrisches Bemessen ist ein Prozess, welcher auf algorithmisches Denken basiert. In einem normalen Arbeitsablauf können wir davon ausgehen, dass die Endergebnisse (FEM-Ergebnisse und Bemessung- & Nachweis-Ergebnisse) von den Eingabedaten (Modellierungs- und Lastdaten) abhängen. Wenn Sie diese Eingabedaten als einen Block von Parametern und Regeln definieren, welche bearbeitet werden können, können Sie die Endergebnisse so beeinflussen, dass zusätzliche Benutzerkriterien erfüllt werden können.

Parametric Design in SCIA Engineer

Ein einfaches Beispiel könnte sein: Finden Sie eine Form für eine Bogenbrücke, bei der das Gewicht der Brücke minimal ist. In diesem Fall ist das zusätzliche Benutzerkriterium das minimale Gewicht. Die Parameter, die geändert werden können, sind die Geometrie (Position der Knoten), die Abmessungen und die Dicke der Querschnitte. Es ist offensichtlich, dass auch die Widerstandskriterien erfüllt sein müssen, d. H. Die Spannungen von Von Mises liegen unter den Grenzwerten.

In diesem Fall benötigen wir die Möglichkeit, jeden der oben genannten 6 Schritte in unserem Workflow zu automatisieren oder zu "beschreiben". Wir benötigen ein Skript (Algorithmus), welches die Eingabedaten (Position der Knoten, Querschnittsdaten) eingeben und ändern kann. Außerdem müssen wir die Analyse durchführen, damit wir die von Mises-Spannungen erhalten. Basierend auf den Spannungen werden die Eingabedaten vom Skript geändert, die Analyse wird erneut ausgeführt und die neuen Von Mises-Spannungen werden zurückgegeben. Diese Schritte werden wiederholt, bis das Gewicht der Bogenbrücke das definierte Kriterium erfüllt.

Zusammen mit dem Setup von SCIA Engineer stellen wir ein Skript-Tool (esa_xml.exe) zur Verfügung, das aus jeder Programmierumgebung (.NET, Java, Pascal…) oder Skriptumgebung (VBA, Grasshopper für Rhino, JavaScript, Python, PowerShell, Haskell…) aufgerufen werden kann. Das Script-Tool führt SCIA Engineer im Hintergrund (ohne grafische Benutzeroberfläche) aus und führt erforderliche Aufgaben in SCIA Engineer aus.

Parametric Design in SCIA Engineer

Das Skript-Tool bietet für jeden der 6 Schritte in unserem Workflow ein "Skript" -Äquivalent: 

  1. Modellierung: Knoten, 1D- und 2D-Elemente sowie Randbedingungen können in einer Textdatei definiert werden.
    Diese Textdatei wird von unserem Skript-Tool in ein SCIA Engineer-Projekt importiert.
  2. Lasten: Last, Lastfälle und Lastkombinationen können auch in einer Textdatei definiert werden.
    Diese Textdatei wird auch von unserem Skript-Tool in das SCIA Engineer-Projekt importiert.
  3. Analyse: Das Skript-Tool startet die Analyse.
  4. FEM-Ergebnisse: Nach Abschluss der Berechnung verwendet das Skript-Tool eine Dokumentvorlage, um die Ergebnisse in eine Textdatei, eine HTML-Datei oder eine XML-Datei zu exportieren.
  5. Bemessung & Nachweise: Die Ergebnisse der integrierten Nachweise sowie der benutzerdefinierten Nachweise (Excel oder Design Forms) können vom Skript-Tool auch über eine Dokumentvorlage in eine Textdatei, eine HTML-Datei, exportiert werden oder eine XML-Datei.
  6. Bericht: Das Skriptwerkzeug kann jeden vorhandenen Bericht aktualisieren und diesen in eine Textdatei, eine HTML-Datei oder eine XML-Datei exportieren.

 

Zusammenfassung

Die parametrische Bemessung mit SCIA Engineer wird von vielen Kunden durchgeführt, da es relativ einfach und unkompliziert ist. Sie müssen nur Textdateien schreiben und lesen und eine externe ausführbare Datei in Ihrer Programmier- oder Skriptumgebung starten. Mit dieser Technik lassen sich auch komplexe Strukturen wie Fußballstadien, Achterbahnen, Lagergebäude, Kräne usw. optimieren. 

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Parametric Design in SCIA Engineer