Przyczyny zakończenia obliczeń w przypadku niestatecznych układów

Przerwanie obliczeń z powodu niestabilności systemu może mieć różne przyczyny. Z jednej strony może wskazywać na rzeczywistą niestabilność spowodowaną przeciążeniem systemu, z drugiej strony błędy w modelowaniu mogą również być odpowiedzialne za komunikat o błędzie. Poniżej znajduje się możliwe podejście do znajdowania przyczyny niestabilności.

Najpierw należy sprawdzić, czy modelowanie systemu jest prawidłowe. Pomocnym narzędziem do znalezienia problemów w modelowaniu są kontrole modelu (menu "Narzędzia" → "Kontroluj model").

1 Lista błędów obliczeniowych

Ponadto można obliczyć model w przypadku obciążenia według teorii I rzędu pod czystym obciążeniem własnym. Jeśli następnie zostaną wyświetlone wyniki, struktura jest stabilna z punktu widzenia modelowania. Jeśli tak nie jest, poniżej wymieniono najczęstsze przyczyny (zobacz także Film 1 w sekcji Pobieranie):

• Brak podpór lub zostały one źle zdefiniowane
• Pręty mogą się obracać wokół własnej osi, ponieważ brakuje odpowiedniego łożyska
• Pręty nie są ze sobą połączone ("Narzędzia" → "Kontroluj model")
• Węzły wydają się na tym samym miejscu, ale przy bliższym przyjrzeniu się różnią się minimalnie (częsta przyczyna przy imporcie z CAD, "Narzędzia" → "Kontroluj model")
• Przeguby prętowe/przeguby liniowe tworzą „łańcuch przegubowy”
• Struktura nie jest wystarczająco usztywniona
• Elementy konstrukcyjne nieliniowe (np. pręty naprężane) wypadają

Na ostatnim punkcie widać przykład na rysunku 02. Jest to ramka przegubowa usztywniona przez pręty naprężane. Z powodu skrócenia słupków wynikającego z obciążeń pionowych pręty naprężane otrzymują niewielkie siły ściskające w pierwszym cyklu obliczeniowym. Zostają one usunięte z systemu (ponieważ można przyjąć jedynie siły naprężające). W drugim cyklu obliczeniowym model bez tych prętów naprężanych staje się niestabilny. Istnieje kilka sposobów rozwiązania tego problemu: można obciążyć pręty naprężane wstępnym napreżeniem (obciążenie pręta) i w ten sposób „wyeliminować” niewielkie siły ściskające, nadać prętom niewielką sztywność (zobacz rysunek 02) lub usunąć pręty jeden po drugim w obliczeniach (zobacz rysunek 02).

2 Parametry obliczeń

Aby uzyskać graficzną reprezentację przyczyny niestabilności, może pomóc moduł RF-STABIL(dla RFEM 5).

• Moduł dodatkowy RF-STABILITY dla RFEM 5

Opcją „Wyznaczanie postaci własnej niestabilnego modelu, …” (zobacz rysunek 03) można obliczyć niestabilne systemy. Na grafice zazwyczaj można rozpoznać element, który prowadzi do niestabilności.

3 Graficzne przedstawienie niestateczności

Jeżeli przypadki obciążeń i kombinacje obciążeń można obliczyć według teorii I rzędu, a obliczenia przerywane są tylko przy obliczeniach według teorii II lub III rzędu, to mamy do czynienia z problemem stabilności (współczynnik obciążenia rozgałęzienia mniejszy niż 1,00). Współczynnik obciążenia rozgałęzienia wskazuje, z jakim współczynnikiem należy pomnożyć obciążenie, aby model stał się niestabilny pod danym obciążeniem, na przykład wyboczenie. Z tego wynika: współczynnik obciążenia rozgałęzienia mniejszy niż 1,00 oznacza, że system jest niestabilny. W celu zidentyfikowania „słabego punktu” zaleca się następujące podejście, które wymaga modułu RSKNICK (dla RSTAB 8) lub RF-STABIL (dla RFEM 5) (zobacz także Film 2 w sekcji Pobieranie):

• Najpierw należy zmniejszyć obciążenie odpowiedniej kombinacji obciążeń tak długo, aż kombinacja obciążeń będzie stabilna. Pomocniczo służy do tego współczynnik obciążenia w parametrach obliczeniowych kombinacji obciążeń (zobacz także Film 2 w sekcji Pobieranie).
• Następnie na podstawie tej kombinacji obciążeń można obliczyć i graficznie przedstawić figurę wyboczenia lub wyboczeniową w module RSKNICK lub RF-STABIL. Dzięki graficznemu przedstawieniu można zidentyfikować „słaby punkt” w systemie i następnie celowo go zoptymalizować.

• Moduł dodatkowy RSBUCK dla RSTAB 8
• Moduł dodatkowy RF-STABILITY dla RFEM 5