Risposta:
Un'interruzione di calcolo dovuta a un sistema instabile può avere diverse cause. Da un lato, può indicare un'instabilità "reale" dovuta al sovraccarico del sistema strutturale, ma dall'altro, le imprecisioni della modellazione possono anche essere responsabili di questo messaggio di errore. Di seguito, è possibile trovare una possibile procedura per trovare la causa dell'instabilità.
1. Verifica della modellazione
Innanzitutto, è necessario verificare se la modellazione del sistema strutturale è corretta. A tale scopo è possibile utilizzare gli strumenti di verifica del modello disponibili in RFEM o RSTAB (Strumenti → Verifica modello). In questo modo, è possibile trovare nodi identici o aste sovrapposte, ad esempio, e correggerli, se necessario.
Inoltre, è possibile calcolare la struttura soggetta a puro carico permanente in un caso di carico secondo la teoria del primo ordine, ad esempio. Se i risultati vengono visualizzati qui, la struttura relativa alla modellazione è stabile. In caso contrario, le cause più comuni sono elencate di seguito:
- Definizione errata dei vincoli esterni/mancanza di vincoli esterni
Ciò può portare a instabilità poiché la struttura non è supportata in tutte le direzioni. Pertanto, le condizioni del vincolo esterno devono essere in equilibrio con il sistema strutturale e con le condizioni al contorno esterne. I sistemi staticamente indeterminati possono anche portare a calcoli interrotti a causa di condizioni al contorno insufficienti.
- Torsione delle aste intorno ai propri assi
Se le aste ruotano attorno al proprio asse, ovvero un'asta non è supportata attorno al proprio asse, può portare a instabilità. Questo è spesso causato dalle impostazioni dei vincoli interni delle aste. Quindi, può accadere che ci siano degli svincoli torsionali inseriti sia nel nodo iniziale che nel nodo finale.
- Collegamento mancante delle aste
Soprattutto nel caso di modelli grandi e complessi, può accadere facilmente che alcune aste non siano collegate tra loro e quindi "galleggino nell'aria". Inoltre, se si dimenticano le aste che si intersecano tra loro, anche questo può portare a instabilità. Una soluzione fornisce il controllo del modello di "Incrocio di aste non collegate", che cerca le aste che si intersecano, ma non hanno un nodo comune nel punto di intersezione.
- Nessun nodo comune
I nodi si trovano apparentemente nella stessa posizione, ma a un esame più attento, si discostano leggermente l'uno dall'altro. Questo è spesso causato dalle importazioni CAD ed è possibile correggerlo utilizzando Controlla modello.
- Formazione della catena della cerniera
Troppi vincoli esterni dell'asta su un nodo possono causare una catena di cerniere che porta all'interruzione del calcolo. Per ogni nodo, si possono definire solo n-1 cerniere con lo stesso grado di libertà rispetto al sistema di coordinate globale, dove "n" è il numero di aste collegate. Lo stesso vale per gli svincoli di linea.
2. Verifica dell'irrigidimento
Anche la mancanza di un irrigidimento, può portare all'interruzione del calcolo a causa di instabilità. Pertanto, è necessario verificare sempre se la struttura è sufficientemente irrigidita in tutte le direzioni.
3. Problemi numerici
Un esempio di questo è mostrato come segue: Un telaio incernierato è irrigidito da aste di trazione. A causa di accorciamenti dovuti ai carichi verticali, le aste di trazione ricevono delle piccole forze di compresione nel primo step di calcolo. Vengono rimossi dalla struttura (poiché solo la trazione può essere assorbita). Nella seconda fase di calcolo, il modello senza queste aste tese è instabile.
Esistono diversi modi per risolvere questo problema. In questo modo, è possibile applicare una precompressione (carico dell'asta) alle aste tese per "eliminare" le piccole forze di compressione, assegnare una piccola rigidezza alle aste o rimuovere le aste una ad una nel calcolo. Questa impostazione di calcolo è automatizzata in RSTAB 9; può essere attivato opzionalmente in RFEM 6.
4. Rilevamento delle cause di instabilità
- Verifica automatica del modello con visualizzazione grafica dei risultati
Per ottenere la visualizzazione grafica della causa dell'instabilità, l'add-on Stabilità della struttura può aiutarti. Seleziona "Calcola senza carico per il controllo di instabilità per forma modale..." per calcolare la struttura instabile. L'analisi degli autovalori viene eseguita sulla base dei dati strutturali in modo che l'instabilità del componente strutturale interessato venga visualizzata graficamente come risultato.
- Problema di carico critico
Se è possibile calcolare casi di carico o combinazioni di carico secondo l'analisi statica lineare e il calcolo inizia solo a partire dall'analisi del secondo ordine, c'è un problema di stabilità (coefficiente di carico critico inferiore a 1.00). Il coefficiente di carico critico indica quale coefficiente deve essere utilizzato per moltiplicare il carico in modo che il modello soggetto a un carico specifico diventi instabile (ad esempio, buckling). Ne segue: Un coefficiente di carico critico inferiore a 1,00 indica che la struttura è instabile. Solo un coefficiente di carico critico positivo maggiore di 1,00 indica che il carico dovuto alle forze assiali predefinite moltiplicato per questo coefficiente porta alla rottura per instabilità della struttura stabile. Um die „Schwachstelle“ ausfindig machen zu können, empfiehlt sich folgende Vorgehensweise, welche das Add-On Strukturstabilität voraussetzt.
Innanzitutto, è necessario ridurre il carico della combinazione di carico interessata fino a quando la combinazione di carico non diventa stabile. Il coefficiente di carico nei parametri di calcolo della combinazione di carico può essere d'aiuto. Dies entspricht auch einer manuellen Ermittlung des Verzweigungslastfaktors, falls das Add-On Strukturstabilität nicht zur Verfügung steht. Per elementi strutturali puramente lineari, può essere sufficiente calcolare la combinazione di carico secondo l'analisi statica lineare e determinare il carico critico con l'add-on. Utilizzando la modalità di instabilità grafica di questa combinazione di carico, è possibile trovare la posizione problematica nella struttura e adottare misure correttive.