2015年9月3日 星期四

從颱風風災來看如何運用LS-DYNA CAE分析來降低災害問題

 風工程(Wind Engineering)乃指一切與風相關的工程問題,是一門結合大氣科學與工程科學兩者的學問(註一)。特別是台灣身處夏季受颱風影響的區域,冬季則受東北季風的吹襲,對於風力所造成的破壞更需留意。從另一個解度來看,台灣是風力能源豐富的地區,若能充分利用風能,可以帶來更多的效益。


此次蘇迪勒颱所造成影響,對我們公司而言可以說是感受很直接,我們公司所在的大樓,原本有一警衛亭,已屹立多年,想不到這次颱風的影響,硬生生地將整個警衛亭翻起。

先討論一下我們可憐的警衛亭,為什麼在這次的風災中遭受到"無情地打擊"~~
大家不妨參考一下鑫威資訊使用LS-DYNA所做的風壓分析:
1.           在前方迎風面(區域1),建築物所受到的風壓是不均勻的。
2.           在前方背風面(區域2),建築物所受到的風壓不但不均勻,還呈現了負壓。
3.           您可以看到LS-DYNA所分析的風場,是呈現動態的擾動,而非一般穩態分析的層流現象。


其實中文是很科學的,在這樣的"摧"枯"拉"朽反覆作用下,而壓力最大處剛好就是屋頂與房屋本體的交界處,要是超過結構強度,屋頂就像是分手的女友,再也回不去囉~~

由於此造型與一般我們所繪製房屋的模型很類似,在相關的法規內都有類似的規範。這當中以 內政部營建署建築物耐風設計規範及解說為產業應用的準則,它詳細的說明了建築物基本形態下,在多種的狀況下,設計師如何快速地概算建築物所受到的風壓,進而設計結構強度。不過由於大多幾個形狀是固定的,對法規而言,為了簡化運算,往往斷面會是均勻的一個靜風壓值,以致在不同用途的建材零件的設計者,常常需要面臨過度設計或是無所適從的狀況。


另外,規範內僅只規範簡單幾何形狀,無法評估特別狀況所面臨的個案情形,例如建築物如下圖:(資料來源:http://www.cdnews.com.tw/upload/201201/17/101794476.JPG)

這時應該如何進行靜風壓計算呢?

LS-DYNA計算流體力學(ICFD)分析會是在建築物設計初期,評估風場最好的解決方案!
相關訊息請觀看我們的線上介紹:


如何有效地找到風能對於結構的影響,看來還需要有許多的研究來發掘,相信LS-DYNA提供了科學及有效率的方式。一方面可以預防災害的發生,減少損失;另一方面可以找到可以發揮風力效的有效方法。

出處:
(註一)風工程概論 朱佳仁著