Una configuración de análisis estático (AE) especifica las reglas según las cuales se calculan los casos de carga y las combinaciones de carga. Se preestablecen tres tipos de análisis estándar.
Base
La pestaña Datos principales gestiona la configuración del análisis estructural y los parámetros de cálculo elementales.
Tipo de análisis
Esta sección de diálogo controla la teoría de cálculo según la cual se analizan los casos de carga y las combinaciones de carga. En la lista 'Tipo de análisis', hay tres planteamientos disponibles para su selección.
Geométricamente lineal
Al calcular según el análisis geométricamente lineal (primer orden), el equilibrio se analiza en un sistema estructural no deformado. Se realiza un análisis lineal porque las deformaciones de los componentes no se incluyen en el cálculo.
Los casos de carga se calculan de manera predeterminada según el análisis geométricamente lineal.
Segundo orden (P-Δ)
En el análisis 'estructural' de segundo orden, el equilibrio se determina en un sistema estructural deformado. Las deformaciones se suponen pequeñas. Los esfuerzos axiles en el sistema tienen un impacto en el aumento de los momentos flectores. Por lo tanto, este análisis entra en vigor cuando los esfuerzos axiles son significativamente mayores que los esfuerzos cortantes.
Las combinaciones de carga se calculan de forma no lineal de forma predeterminada según el análisis de segundo orden.
Grandes deformaciones
El análisis de grandes deformaciones (tercer orden o teoría de grandes deformaciones) considera los esfuerzos longitudinales y transversales en el cálculo. Después de cada paso de iteración, se crea la matriz de rigidez de un sistema deformado. Las cargas mantienen su dirección de acción definida originalmente cuando se giran las barras.
Si el modelo incluye barras de cable, se preestablece el cálculo según el análisis de grandes deformaciones.
Método iterativo para análisis no lineal
Para resolver el sistema algebraico no lineal de ecuaciones según el segundo orden y análisis de grandes deformaciones, se utiliza el método de Newton-Raphson.
Newton-Raphson
El sistema de ecuaciones no lineal se resuelve numéricamente por medio de aproximaciones iterativas con tangentes. La matriz de rigidez tangencial se determina como función del estado actual de deformación; se invierte en cada ciclo de iteraciones. En la mayoría de casos, se alcanza una convergencia rápida (cuadrática).
Newton-Raphson con análisis postcrítico
Para resolver problemas de análisis postcrítico según el análisis de grandes deformaciones, se debe superar una cierta inestabilidad. Si hay una inestabilidad disponible y no se puede invertir la matriz de rigidez, se usa la matriz de rigidez del último paso de iteración estable. Se continúa con el cálculo con la matriz hasta que se alcanza de nuevo un rango de estabilidad.
Controles para análisis no lineal
El 'Número máximo de iteraciones' define cuántas ejecuciones de cálculo se realizan como máximo para un análisis según el segundo orden o análisis de grandes deformaciones, así como para objetos que actúan de forma no lineal. Cuando el cálculo alcanza el límite sin alcanzar el equilibrio, aparece el mensaje correspondiente. Luego, puede decidir si desea mostrar los resultados.
El 'Número de incrementos de carga' es relevante para los cálculos según el segundo orden o de grandes deformaciones. Cuando se consideran grandes deformaciones, a menudo es difícil encontrar un equilibrio. Las inestabilidades se pueden evitar aplicando cargas en varios pasos. Por ejemplo, si especifica dos incrementos de carga, la mitad de la carga se aplica en el primer paso. Se itera hasta que se encuentra el equilibrio. Luego, en el segundo paso, se aplica la carga completa al sistema ya deformado y se repiten las iteraciones hasta que se alcanza el equilibrio.
Opciones I
En esta sección de diálogo, puede activar varias 'configuraciones especiales' para manipular los cálculos según el segundo orden o de grandes deformaciones.
Modificar configuración estándar de precisión y tolerancia
Cuando selecciona la casilla 'Modificar configuración estándar de precisión y tolerancia', se agrega la pestaña Precisión y tolerancia al cuadro de diálogo, donde puede ajustar los criterios de convergencia.
Ignorar todas las no linealidades
Con la casilla 'Ignorar todas las no linealidades', puede desactivar las propiedades no lineales de los elementos para el cálculo. Por lo tanto, las piezas traccionadas, por ejemplo, permanecen en el modelo tan pronto como se produzcan los esfuerzos de compresión. Sin embargo, debe suprimir las propiedades no lineales solo con fines de prueba; por ejemplo, para encontrar la causa de una inestabilidad. A veces, un criterio de fallo definido incorrectamente es responsable de las interrupciones del cálculo.
Opciones II
Modificar carga por factor multiplicador
Después de marcar la casilla, puede definir un factor k por el cual se multiplicarán todas las cargas.
Las normas más antiguas afirman multiplicar las cargas globalmente por un cierto factor para aumentar los efectos según el análisis de segundo orden para cálculos de estabilidad. A su vez, el cálculo se debe realizar con las cargas de servicio. Se pueden cumplir ambos requisitos introduciendo un factor mayor que 1 y activando la casilla 'Dividir resultados entre factor de carga'.
Para los análisis según las normas actuales, la carga no se debe editar mediante factores. En su lugar, se deben tener en cuenta los coeficientes parciales de seguridad y de combinación para la superposición en las situaciones de proyecto.
Considerar efectos favorables debidos a tracción en barras
Los esfuerzos de tracción tienen un efecto favorable sobre los sistemas estructurales previamente deformados. De este modo, se reduce la deformación y se estabiliza la estructura. Normalmente, nos beneficiamos de este efecto en los cálculos según el análisis de grandes deformaciones y de segundo orden; por ejemplo, para naves con arriostramientos o estructuras en general sometidas a flexión. El alivio debido a los efectos del esfuerzo de tracción para las vigas con cerchas desde abajo (vigas con tirantes o cables de apoyo) puede resultar en una reducción no deseada de las deformaciones y esfuerzos internos.
Desplazamientos debidos a cargas en barra de tipo 'Presión interna del tubo'.
La casilla es relevante para la carga en barra llamada presión interna del tubo. El efecto Bourdon describe el esfuerzo de una tubería doblada para enderezarse bajo la influencia de la presión. Tanto las tensiones perimetrales como las axiles causadas por la carga de presión interna conducen a una deformación longitudinal del tubo, considerando la rigidez del material y la deformación transversal.
Consulte este artículo técnico que describe un ejemplo de cómo se calcula la presión interna de los tubos.
Guardar resultados de todos los incrementos de carga
Si la carga se aplica de forma incremental (consulte los Controles para análisis no lineal), puede usar esta casilla para forzar la salida de resultados intermedios a fin de comprobar los resultados de los incrementos de carga individuales.
Configuración básica
La pestaña Configuración básica gestiona las especificaciones básicas para el cálculo.
Relación de cargas permanentes
La casilla 'Determinar para combinaciones de carga' ofrece la posibilidad de determinar la relación de una carga que actúa permanentemente en una combinación de cargas. Seleccione la combinación de cargas en la lista o cree una nueva combinación de cargas con el botón
. Luego, en la lista 'Comparar valor del resultado', puede definir las razones que tienen un efecto estático o variable.
La relación de la carga permanente se puede considerar conforme a las normas en el cálculo.
Configuración del método iterativo
Las casillas de verificación en esta sección de diálogo son importantes para el análisis de "Segundo orden (P-Δ)".
Referir esfuerzos internos a la estructura deformada
Los esfuerzos internos y los momentos de las barras se muestran generalmente en relación con la posición modificada de los sistemas de coordenadas de las barras que surgen en el sistema deformado. Si desea que la salida se refiera al sistema inicial sin deformar, puede definir los esfuerzos internos y momentos relevantes en la barra desactivando las casillas correspondientes.
Conversión de la masa en carga
Las cargas se pueden definir no solo como fuerzas y momentos, sino también en forma de masas. Sin embargo, las masas no tienen ningún efecto en el análisis estructural. Si desea considerarlos, seleccione la casilla 'Masa activa'. Luego, introduzca el 'Factor en dirección' para describir el efecto de la masa. Por lo tanto, las masas se convierten en esfuerzos antes de que se inicie el cálculo y se incluyen en la determinación de los esfuerzos internos y momentos.
Utilice el botón
para intercambiar entre la entrada del factor de masa y la entrada de la aceleración directamente. El nombre de los campos de entrada se ajusta en consecuencia.
Precisión y tolerancia
La pestaña Precisión y tolerancia le permite influir en los parámetros de convergencia del cálculo. Sin embargo, debe cambiar la configuración predeterminada solo en casos excepcionales.
Precisión del criterio de convergencia del cálculo no lineal
Si actúan efectos no lineales o si se realizan análisis de segundo orden o de grandes deformaciones, se puede influir en el cálculo mediante criterios de convergencia.
El cambio de esfuerzos axiles en las dos últimas iteraciones se compara barra por barra. Tan pronto como el cambio alcanza una cantidad fraccional específica del esfuerzo axil máximo, se detiene el cálculo. Sin embargo, durante las iteraciones puede ocurrir que los esfuerzos axiles oscilen entre dos valores. Puede evitar este efecto de péndulo ajustando la 'sensibilidad'.
La precisión también afecta el criterio de convergencia para los cambios de deformación en los cálculos realizados según el análisis de grandes deformaciones, donde se consideran las no linealidades geométricas. El valor predeterminado es 1.0. El coeficiente mínimo es 0.01, el valor máximo es 100.0. Cuanto menor sea el valor, más cercano debe estar el término de convergencia al término de comparación. La precisión del resultado aumenta en consecuencia.