V nastavení pro statickou analýzu (SA) se zadávají nastavení, podle kterých se mají zatěžovací stavy a kombinace zatížení počítat. Přednastaveny jsou tři standardní typy analýzy.
Základní údaje
V záložce Základní údaje lze upravovat nastavení pro statickou analýzu a základní parametry výpočtu.
Typ analýzy
V této sekci se stanoví teorie výpočtu, podle které se mají zatěžovací stavy a kombinace zatížení analyzovat. V seznamu 'Typ analýzy' jsou k dispozici tři přístupy.
Geometricky lineární
Při výpočtu podle teorie prvního řádu se počítá rovnováha na nedeformovaném systému. Proběhne lineární analýza, protože deformace konstrukčních prvků se do výpočtu nezahrnou.
Geometricky lineární analýza je přednastavena pro zatěžovací stavy.
Druhý řád (P-Δ)
Při "statickém výpočtu" druhého řádu se stanoví rovnováha na deformovaném systému. Přitom se deformace berou jako malé deformace. Normálové síly v konstrukci vyvolávají růst ohybových momentů. Proto je tato analýza vhodná, pokud jsou normálové síly podstatně větší než posouvající síly.
Nelineární výpočet podle teorie druhého řádu je přednastaven pro kombinace zatížení.
Analýza velkých deformací
Teorie III. řádu, označovaná také jako „teorie velkých deformací“, zohledňuje při analýze vnitřních sil podélné i příčné síly. Po každé iteraci se vytvoří matice tuhosti pro přetvořenou konstrukci. Při kroucení prutů si zatížení zachovávají svůj původně definovaný směr působení.
Pokud model obsahuje lanové pruty, je výpočet přednastavený na velké deformace.
Iterativní metoda pro nelineární analýzu
Pro řešení nelineárního algebraického systému rovnic druhého řádu a analýze velkých deformací se používá Newton-Raphsonova metoda.
Newton-Raphson
Nelineární soustava rovnic se řeší iterační numerickou metodou tečen. Tečná matice tuhosti se počítá jako funkce aktuálního stavu přetvoření; invertuje se v každém iteračním cyklu. Touto metodou většinou dosáhneme rychlé (kvadratické) konvergence.
Newtonova-Raphsonova s postkritickou analýzou
Pro řešení problémů postkritické analýzy podle analýzy velkých deformací je třeba překonat určitou nestabilitu. V případě nestability, kdy matici tuhosti nelze invertovat, se použije matice tuhosti posledního stabilního iteračního kroku. Výpočet dále pokračuje s touto maticí, dokud není znovu dosažena oblast stability.
Ovládací prvky pro nelineární analýzu
'Maximální počet iterací' udává, kolikrát proběhne výpočet při analýze podle teorie II. nebo III. řádu nebo v případě nelineárně působících objektů. Pokud bude dosažen stanovený maximální počet iterací bez dosažení rovnováhy na konstrukci, objeví se po skončení výpočtu varovné hlášení. Poté se můžete rozhodnout, zda chcete zobrazit výsledky.
'Počet přírůstků zatížení' je relevantní pro výpočet podle teorie II. nebo III. řádu. Při zohlednění velkých deformací je často obtížné dosáhnout rovnováhy. Nestabilitě se lze vyhnout postupným navyšováním zatížení v několika krocích. Pokud například zadáte dva přírůstky zatížení, použije se v prvním kroku polovinu zatížení. Následně proběhne iterační výpočet až do dosažení rovnováhy. V druhém kroku se na již přetvořenou konstrukci vloží celkové zatížení a znovu se provede iterační výpočet až do dosažení rovnováhy.
Možnosti I
V této sekci lze aktivovat různá 'speciální nastavení' pro výpočet podle teorie II. nebo III. řádu.
Upravit nastavení pro standardní přesnost a toleranci
Pokud zaškrtnete políčko 'Upravit standardní přesnost a nastavení tolerance', objeví se v dialogu záložka Přesnost a tolerance. Zde lze upravit kritéria konvergence.
Ignorovat všechny nelinearity
Zaškrtnutím políčka 'Ignorovat všechny nelinearity' lze deaktivovat nelineární vlastnosti prvků pro výpočet Tahové pruty například zůstanou v modelu i po vzniku tlakových sil. Nelineární vlastnosti byste však měli potlačit pouze pro účely testování, například pro zjištění příčiny nestability. Nesprávně definované neúčinné prvky jsou častou příčinou nestability.
Možnosti II
Upravit zatížení pomocí součinitele
Po zaškrtnutí tohoto políčka můžeme zadat součinitel k, kterým se mají vynásobit všechna zatížení.
Podle některých starších norem je nezbytné vynásobit všechna zatížení součinitelem, a tím zvýšit jejich účinky pro posouzení stability podle teorie II. řádu. Posouzení konstrukce však má proběhnout se zatíženími bez dílčích součinitelů spolehlivosti. Oba požadavky lze splnit, pokud bude zadán součinitel větší než 1,00 a pokud zaškrtneme políčko 'Zpětné dělení výsledků součinitelem zatížení'.
Při analýze podle aktuálních norem bychom neměli zatížení násobit součiniteli. Místo toho se dílčí součinitele spolehlivosti a kombinační součinitele zohledňují při superpozici v návrhových situacích.
Zohlednit příznivé účinky tahových sil v prutech
Tahové síly příznivě působí na přetvořenou konstrukci. Tím se snižují deformace a systém se stabilizuje. Tento účinek se obvykle používá při výpočtu podle II. a III. řádu například v halách se ztužidly nebo obecnými konstrukcemi namáhanými ohybem. U vzpínadel však může odlehčení tahových sil za určitých okolností vést k nežádoucímu snížení deformací a vnitřních sil.
Posuny od zatížení na prut typu 'Vnitřní tlak v trubce'
Toto zaškrtávací políčko je relevantní pro zatížení na prut typu vnitřní tlak v trubce. Takzvaný Bourdonův efekt vyjadřuje snahu trubky narovnávat se vlivem tlaku, tj. přecházet ze zahnutého do přímého tvaru. Obvodová a osová napětí od vnitřního tlaku vyvolávají - při zohlednění tuhosti materiálu a příčných deformací - osové podélné protažení trubky.
Tento odborný článek popisuje příklad výpočtu vnitřního tlaku v trubkách.
Uložit výsledky všech přírůstků zatížení
Pokud zatížení působí v přírůstcích (viz sekci Ovládací prvky pro nelineární analýzu), lze pomocí tohoto zaškrtávacího políčka vynutit, aby se zobrazovaly mezivýsledky pro kontrolu výsledků jednotlivých přírůstků zatížení.
Základní nastavení
V záložce Základní nastavení se nastavují základní údaje pro výpočet.
Poměr stálých zatížení
Zaškrtávací políčko 'Stanovit pro kombinace zatížení' umožňuje určit podíl stálého zatížení v kombinaci zatížení. Vyberte kombinaci zatížení ze seznamu nebo vytvořte novou kombinaci zatížení pomocí tlačítka
. V seznamu 'Porovnat výslednou hodnotu' pak lze určit, které podíly působí staticky nebo proměnně.
Podíl stálého zatížení lze při posouzení zohlednit podle normy.
Nastavení pro iterativní metodu
Zaškrtávací políčka v této sekci mají význam pro typ analýzy 'II. řádu (P-Δ)'.
Vztáhnout vnitřní síly na přetvořenou konstrukci
Vnitřní síly na prutech jsou obvykle vztaženy na změněnou polohu souřadného systému prutu v deformovaném systému. Pokud má být výstup vztažen k nedeformovanému počátečnímu systému, lze deaktivací příslušných polí vybrat příslušné vnitřní síly prutu.
Konverze hmoty na zatížení
Zatížení lze zadat nejen jako síly a momenty, ale také ve formě hmot. Při statickém výpočtu však hmoty nemají žádný vliv. Pokud je chcete zohlednit, aktivujte zaškrtávací políčko 'Aktivní hmota'. Poté zadejte 'Faktor ve směru' pro popis působení hmoty. Hmoty se před výpočtem převedou na síly a zahrnou se do výpočtu vnitřních sil.
Tlačítkem
lze přepínat mezi zadáním Faktoru hmotnosti a přímým zadáním zrychlení. Tomu se přizpůsobí i označení vstupních polí.
Přesnost a tolerance
V záložce Přesnost a tolerance lze ovlivnit parametry konvergence výpočtu. Výchozí nastavení byste však měli měnit pouze ve výjimečných případech.
Přesnost kritérií konvergence u nelineárního výpočtu
Působí-li nelineární účinky nebo probíhá výpočet podle teorie II. nebo III. řádu, může být výpočet ovlivněn kritériem konvergence.
Změna normálových sil v posledních dvou iteracích bude porovnána u jednotlivých prutů. Jakmile změna dosáhne určitého zlomku maximální normálové síly, bude výpočet ukončen. Při iterování se však může stát, že normálové síly oscilují mezi dvěma hodnotami. Tomuto efektu kolísání lze zabránit nastavením "Citlivosti".
Daný součinitel má vliv i na kritérium konvergence v případě změn deformace při výpočtu podle teorie III. řádu, který zohledňuje geometrické nelinearity. Přednastavený je součinitel 1,0. Minimální přípustná hodnota daného součinitele je 0,01, maximální hodnota 100,0. Čím menší je hodnota, tím blíže musí být člen konvergence srovnávacímu členu. Přesnost výsledku se odpovídajícím způsobem zvýší.