Odpowiedź:
Przerwanie obliczeń spowodowane niestatecznością układu może mieć różne przyczyny. Z jednej strony ten komunikat o błędzie może wskazywać na „rzeczywistą“ niestateczność z powodu przeciążenia układu konstrukcyjnego, z drugiej strony może on wynikać również z niedokładności modelowania. Poniżej opisano możliwy sposób postępowania w celu znalezienia przyczyny niestateczności.
1. Sprawdzenie modelowania
Najpierw należy sprawdzić, czy układ konstrukcyjny jest poprawny pod względem modelowania. Hierfür bietet es sich an, die von RFEM/RSTAB zur Verfügung gestellten Modellkontrollen (Extras → Modellkontrolle) zu verwenden. Opcje te umożliwiają na przykład znajdowanie identycznych węzłów i nakładających się prętów, które można w razie potrzeby usunąć.
Można też przeprowadzić obliczenia konstrukcji np. obciążonej tylko ciężarem własnym w przypadku obciążenia według teorii I rzędu. Jeżeli zostaną tu wyświetlone wyniki, sam model konstrukcji jest stateczny. Sollte dies nicht der Fall sein, sind im Folgenden die häufigsten Ursachen aufgelistet (siehe auch Video "Modellkontrolle" im Bereich "Downloads):
Falsche Definition von Auflagern / Fehlen von Auflagern
Może to prowadzić do niestateczności, ponieważ konstrukcja nie jest podparta we wszystkich kierunkach. Z tego względu warunki podparcia muszą być w równowadze zarówno z układem konstrukcyjnym, jak i z zewnętrznymi warunkami brzegowymi. Również układy chwiejne mogą powodować przerwanie obliczeń ze względu na brakujące warunki brzegowe.
Torsion von Stäben um die eigene Achse
Jeżeli pręty obracają się wokół własnej osi, a więc pręt nie jest utwierdzony względem własnej osi, może to prowadzić do niestateczności. Często jest to spowodowane ustawieniami przegubów prętowych. Może się zatem zdarzyć, że zarówno w węźle początkowym, jak i w węźle końcowym zostały wprowadzone zwolnienia obrotu. Ein Hinweisfenster beim Start der Berechnungen macht den Nutzer dabei allerdings aufmerksam.
Fehlende Verbindung von Stäben
Szczególnie w przypadku dużych i złożonych modeli może się zdarzyć, że niektóre pręty nie są ze sobą połączone, przez co "unoszą się w powietrzu". Również sytuacja, gdy zapomnimy o krzyżujących się prętach, które powinny się ze sobą przecinać, może prowadzić do niestateczności. Rozwiązanie umożliwia opcja "Krzyżujące się, niepołączone pręty", wyszukująca pręty, które się krzyżują, ale nie mają wspólnego węzła w punkcie przecięcia.
Kein gemeinsamer Knoten
Węzły pozornie leżą w tym samym miejscu, ale jeśli przyjrzymy im się uważniej, widać, że są od siebie minimalnie oddalone. Jest to często spowodowane importem plików CAD, które można jednak skorygować za pomocą funkcji sprawdzania modelu.
Entstehen einer Gelenkkette
Zbyt duża liczba przegubów prętowych w jednym węźle może spowodować przerwanie obliczeń. Dla każdego węzła można zdefiniować tylko n-1 przegubów o tym samym stopniu swobody względem globalnego układu współrzędnych, gdzie „n“ jest liczbą połączonych prętów. To samo dotyczy zwolnień liniowych.
2. Sprawdzenie usztywnienia
Brak usztywnienia również może prowadzić do przerwania obliczeń z powodu niestateczności. Dlatego zawsze należy sprawdzić, czy konstrukcja jest wystarczająco usztywniona we wszystkich kierunkach.
3. Problemy numeryczne
Zu diesem Punkt wird in Bild 08 ein Beispiel aufgezeigt. Jest to rama przegubowa usztywniona prętami rozciąganymi. Z powodu skrócenia słupków pod wpływem obciążeń pionowych w pierwszym etapie obliczeń pręty rozciągane są obciążone małymi siłami ściskającymi. Zostają one usunięte z konstrukcji (ponieważ przenoszone może być tylko rozciąganie). W drugim etapie obliczeń model bez prętów rozciąganych jest niestateczny. Istnieje kilka sposobów rozwiązania tego problemu. Sie können den Zugstäben eine Vorspannung (Stablast) erteilen, um die kleinen Druckkräfte zu „eliminieren“, den Stäben eine kleine Steifigkeit zuweisen oder die Stäbe nacheinander in der Berechnung entfernen lassen (siehe Bild 08).
4. Wykrywanie przyczyn niestateczności
Automatische Modellkontrolle mit grafischer Ausgabe
Um eine grafische Darstellung der Ursache einer Instabilität zu erhalten, kann das Modul RF-STABIL (für RFEM 5) bzw. das Add-On Strukturstabilität (für RFEM 6) weiterhelfen. Mit der Option "Eigenform des instabilen Modells ermitteln" (siehe Bild 09) bzw. "Berechnen ohne Belastung für Instabilitätsnachweis durch Eigenform" lassen sich vermeintlich instabile Systeme berechnen. Na podstawie danych konstrukcyjnych przeprowadzana jest analiza wartości własnych, w wyniku której niestateczność danego elementu konstrukcyjnego zostaje przedstawiona w postaci graficznej.
Verzweigungsproblem
Jeżeli przypadki obciążeń lub kombinacje obciążeń można obliczyć według teorii pierwszego rzędu, a obliczenia zostają przerwane dopiero przy analizie drugiego rzędu, oznacza to, że występuje problem ze statecznością (współczynnik obciążenia krytycznego mniejszy niż 1,00). Współczynnik obciążenia krytycznego oznacza wartość, przez którą należy pomnożyć przyłożone obciążenie, aby model pod tym obciążeniem utracił stateczność (np. uległ wyboczeniu). Z tego wynika: Współczynnik obciążenia krytycznego mniejszy niż 1,00 oznacza, że konstrukcja jest niestateczna. Tylko dodatni współczynnik obciążenia krytycznego większy niż 1,00 oznacza, że obciążenie wywołane wstępnie zdefiniowanymi siłami osiowymi pomnożone przez ten współczynnik powoduje utratę stateczności konstrukcji. Um die "Schwachstelle" ausfindig machen zu können, empfiehlt sich folgende Vorgehensweise, welche das Modul RSKNICK (RSTAB 8) oder RF-STABIL (RFEM 5) bzw. das Add-On Strukturstabilität (RFEM 6 / RSTAB 9) voraussetzt (siehe auch Video "Verzweigungsproblem" im Bereich "Downloads).
Najpierw należy zmniejszać obciążenie danej kombinacji obciążeń do momentu, aż kombinacja obciążeń będzie stabilna. Pomocny jest przy tym współczynnik obciążenia w parametrach obliczeniowych kombinacji obciążeń. Dies entspricht auch einer manuellen Ermittlung des Verzweigungslastfaktors, falls die oben genannten Module bzw. Add-Ons nicht zur Verfügung stehen. Bei rein linearen Strukturelementen kann es bereits ausreichen, die Lastkombination nach Theorie I. Ordnung zu berechnen und diese im Zusatzmodul direkt zu berechnen bzw. die Verzweigungslast mit dem Add-On ermitteln zu lassen. Anhand der grafischen Knick- oder Beulfigur dieser Lastkombination können Sie möglicherweise die "Schwachstelle" im System ausfindig ausmachen und Abhilfemaßnahmen ergreifen. Damit neben den globalen Eigenformen auch die lokalen Versagensformen der Stäbe erfasst werden, sollten Sie im Modul RF-STABIL (RFEM 5) die Stabteilung aktivieren bzw. im Modul RSKNICK (RSTAB 8) die Teilung für Fachwerkstäbe auf mindestens "2" setzen. Für das Add-On Strukturstabilität (RFEM 6 / RSTAB 9) sollten Sie überprüfen, ob die Stabteilungen für Stäbe aktiviert sind.
Siehe Links unter diesen FAQ.
