Gases ideales en análisis estructural

Der Zustand des eingeschlossenen Gases kann mit Hilfe dieser Annahmen über ein thermodynamisches Gleichgewicht beschrieben werden. Esto resulta en la siguiente ecuación general de los gases:
p ∙ V = n ∙ R ∙ T
con las variables de estado
p = compresión
V = sólido
n = cantidad molar
R = constante de gas universal
T = temperatura

Propiedades de los gases ideales

Al mantener constantes ciertas variables de estado en la ecuación general de los gases, se obtienen propiedades especiales del gas ideal. Estar familiarizado con estas propiedades le ayuda a usar gases ideales en el análisis estructural y le ayuda a simular ciertos estados de carga en consecuencia.

Cambio de estado isotérmico (Boyle-Mariotte)
Si mantenemos constantes las variables T y n, y aumentamos la presión aplicada p, se reduce el volumen V de la unidad de gas considerada.

si se asegura que:

Cambio de estado de la fase isobara (Gay-Lussac)
Si las cantidades p y n se mantienen constantes y se aumenta la temperatura que actúa, el volumen V de la unidad de gas consideradas se aumenta.

si se asegura que:

Cambio de estado isocórico (Amotons)
Si los valores V y n se mantienen constantes y se aumenta la temperatura que actúa T, se aumenta la presión p de la unidad de gas pertinente.

si se asegura que:

Uso en análisis estructural

En el análisis estructural, los gases encerrados se usan generalmente para la transferencia de esfuerzos externos. Die Anforderung ist hier, dass eine lokal wirkende Kraft an einer bestimmten Stelle auf der Volumenhülle über das eingeschlossene Gas an alle anderen Seiten der Volumenhülle transportiert werden kann.

Diese Eigenschaft wird zum Beispiel bei Isolierglasscheiben oder aufgeblasenen Membrankissen verwendet. In beiden Fällen ist die Volumenhülle aus tragfähigen Elementen beschrieben und mit einem Gas gefüllt. Bei Isolierglasscheiben besteht die Volumenbegrenzung aus biegesteifen Schalenelementen und bei Membrankissen aus biegeschlaffen Membranelementen. Bei beiden Fällen greift jedoch beispielsweise die Wind- oder Schneelast an einer Seite der Volumenbegrenzung an und wird über das eingeschlossene Gas an die benachbarten Volumenbegrenzungen übertragen.

Dado que la temperatura no cambia bruscamente en las situaciones de carga consideradas en la industria de la construcción, generalmente se simula un gas ideal con propiedades de estado isotérmico en la capa sólida.

Implementación en RFEM

Los sólidos se pueden definir en RFEM, Diese Volumina werden über die umliegenden Oberflächen beschrieben. In solch einer Volumenzelle aus umliegenden Schalen- und Volumenbauteilen kann eine Volumendefinition mit dem Typ Gas einbeschrieben werden. Dieses resultierende Gasvolumen benötigen eine Beschreibung des eingeschlossenen Gases und eine Festlegung der atmosphärischen Zustandsgrößen. Die atmosphärischen Zustandsgrößen haben keine Wirkung auf das eingeschlossene Volumen und beschreiben nur eine Anfangssituation für die Simulation.

Comportamiento del gas en el volumen de gas

En los casos de carga asignados, se puede aplicar una carga de sólido correspondiente para cada volumen de gas. Zur Simulation von offenen oder geschlossene Volumina gibt es die Möglichkeit, resultierende Drücke/Volumen beziehungsweise Druck-/Volumenänderungen vorzugeben.

Bibliografía