Incrementi di carico per il calcolo iterativo
Quando si esegue un'analisi per un sistema "sensibile" vicino al cedimento per stabilità, è spesso difficile trovare l'equilibrio. Quindi, il programma offre l'opzione di applicare il carico in modo incrementale: Ad esempio, se si specificano due incrementi di carico, nel primo step viene applicato metà carico. Le iterazioni sono eseguite fino a che l'equilibrio non viene raggiunto. Quindi, nel secondo step, si applica il carico completo al sistema già deformato e le iterazioni vengono nuovamente eseguite fino al raggiungimento dell'equilibrio. In questo modo si evitano le interruzioni del calcolo dovute all'instabilità. Il calcolo tramite incrementi di carico ha inevitabilmente un effetto sfavorevole sul tempo di calcolo. È possibile definire incrementi di carico a livello globale, nonché specifici per casi di carico e combinazioni di carico.
RFEM offre anche la possibilità di salvare i risultati dei singoli incrementi di carico durante il calcolo. Selezionare l'impostazione desiderata nella finestra di dialogo "Parametri di calcolo" del caso di carico o della combinazione di carico. Si mostrerà, ad esempio, la distribuzione delle forze e dei momenti con la considerazione degli effetti non-lineari che potrebbe condurre a ridistribuzioni distinte nel modello.
Questo articolo tecnico mostra tre semplici esempi per calcoli iterativi che illustrano lo sviluppo graduale dei risultati con livelli di carico crescenti.
Molla con limite
Un'asta telescopica compressa è rappresentata da due tubi e i loro spostamenti sono controllati da una molla come intermediario. Definire la rigidezza assiale della molla e il limite della deformazione o della forza nella finestra di dialogo "Modifica parametri per tipo di asta Molla". Nell'esempio, la forza di compressione non è più compensata se si ottiene un accorciamento di 45 cm.
Il carico nodale viene applicato in cinque incrementi di carico. Il calcolo viene eseguito secondo l'analisi statica lineare. Con il 20% e il 40% del carico, la deformazione della molla con 20 cm e 40 cm è nell'area di lavoro efficace. L'asta superiore è di conseguenza spostata verso il basso. Se il carico viene aumentato al 60%, 80% e infine al 100%, la deformazione non aumenta più con una inflessione della molla superiore a 45 cm. La deformazione dell'asta superiore rimane costante. Le piccole differenze nelle posizioni decimali derivano dall'accorciamento delle aste tubolari.
Telaio con diagonali limitati in forza assiale e supporti con slittamento
Un telaio è irrigidito per mezzo di controventi a croce. La resistenza alla forza assiale delle sezioni a L precompresse è controllata da un criterio di snervamento: Solo le forze di compressione fino a 2 kN e le forze di trazione fino a 20 kN possono essere assorbite. Le forze al di fuori di questo intervallo aumentano la deformazione senza assorbire forze aggiuntive.
Inoltre, un vincolo esterno ad azione non lineare con scorrimento è definito in corrispondenza di un giunto del telaio che rappresenta una parete adiacente. Agisce solo per forze di compressione non appena si verifica uno spostamento nodale orizzontale di 1 cm.
Il carico nodale viene nuovamente applicato in cinque incrementi di carico. Il calcolo viene eseguito in base all'analisi del secondo ordine. In caso di un livello di carico del 20%, una diagonale è sufficiente per spostare il carico del nodo per mezzo di una forza di compressione nel sistema. Nel caso del 40% del carico, si verifica anche una forza di trazione nella seconda diagonale. Entrambe le diagonali mostrano già un comportamento snervato. Sono, tuttavia, sufficienti a stabilizzare il sistema senza il vincolo orizzontale. Questo vincolo è efficace solo dal 60% del carico.
Negli altri incrementi del carico, gli effetti di ridistribuzione sono completati. Una deformazione totale di 10,01 mm si verifica nel nodo che ora è supportato nel giunto del telaio (tenendo conto del rapporto Z).
Durante il calcolo, la distribuzione degli spostamenti generalizzati (predefinita) nei singoli incrementi di carico viene visualizzata come un diagramma. Se le deformazioni sono in un intervallo tollerabile, la barra è verde. Una barra rossa significa, nella maggior parte dei casi, che ci sono rotazioni troppo grandi (0,1 rad o più). È possibile accedere ai diagrammi di calcolo dopo il calcolo nella finestra di dialogo "Parametri di calcolo", scheda "Diagrammi di calcolo" per una valutazione dettagliata.
Nodo del telaio con comportamento del materiale plastico
Un telaio in tubolare d'acciaio è caricato da un carico verticale. Questa area è modellata per mezzo di intersezioni di superfici per l'analisi plastica di un nodo del telaio. Le superfici hanno un comportamento del materiale plastico isotropico: Quando si raggiunge la tensione di snervamento di 235 N/mm², la tensione non può continuare ad aumentare.
Il modulo aggiuntivo RF-MAT NL è necessario per analizzare il comportamento non lineare del materiale. Vengono applicati nuovamente cinque incrementi di carico. I risultati delle tensioni equivalenti mostrano l'andamento della plasticizzazione sui singoli livelli di carico. Per la valutazione di un'analisi plastica, deve essere selezionata una distribuzione delle tensioni "Costante sugli elementi" (vedere anche Knowledge Base: opzioni di smussamento).
Conclusione
Questo articolo mostra alcuni semplici esempi per calcolare gli incrementi di carico. Questo approccio è fondamentalmente adatto per sistemi sensibili o per considerare grandi spostamenti, ma può anche essere utilizzato per analisi specifiche del comportamento strutturale riguardo a ridistribuzioni o effetti non lineari.
Quando si eseguono calcoli non lineari, è necessario avere un numero sufficientemente elevato di iterazioni. Se non si verifica alcuna convergenza entro questo limite, verrà visualizzato un messaggio appropriato alla fine del calcolo. È possibile accedere successivamente ai risultati dell'analisi incompleta per identificare i problemi o regolare i parametri di calcolo.
I grafici dei risultati dei singoli incrementi di carico possono essere documentati nella relazione di calcolo e quindi utilizzati per una migliore comprensione dell'analisi strutturale.