Odpowiedź:
Przerwanie obliczeń z powodu niestabilności układu może mieć różne przyczyny. Z jednej strony może wskazywać na „rzeczywistą” niestabilność spowodowaną przeciążeniem, z drugiej mogą być odpowiedzialne za to błędy modelowania. Poniżej znajduje się możliwe podejście do zidentyfikowania przyczyny niestabilności.
1. Kontrola modelowania
Najpierw należy sprawdzić, czy układ jest poprawnie zamodelowany. W tym celu zaleca się skorzystanie z dostępnej w RFEM/RSTAB funkcji sprawdzania modelu (Narzędzia → Kontrola modelu). Dzięki temu można na przykład znaleźć i usunąć identyczne węzły i nakładające się pręty.
Dodatkowo można obliczyć konstrukcję, np. pod wpływem samego ciężaru własnego w przypadku obciążenia zgodnie z teorią I rzędu. Jeśli uzyskiwane są wyniki, konstrukcja jest stabilna pod względem modelowania. Jeśli tak nie jest, poniżej przedstawiono najczęstsze przyczyny.
Błędna definicja podporów / brak podpór
Może to prowadzić do niestabilności, ponieważ układ nie jest utrzymywany we wszystkich kierunkach. Dlatego wymagane jest, aby warunki podparcia były w równowadze z układem i zewnętrznymi warunkami brzegowymi. Układy statycznie niewyznaczalne również mogą prowadzić do przerwania obliczeń z powodu braku warunków brzegowych.
Skręcanie prętów wokół własnej osi
Jeżeli pręty skręcają się wokół własnej osi, czyli pręt nie jest utrzymywany wokół własnej osi, może to prowadzić do niestabilności. Częstą przyczyną są ustawienia przegubów końcowych pręta. Może się zdarzyć, że zarówno na początku, jak i na końcu wprowadzono przeguby skrętne. Okno informacyjne podczas uruchamiania obliczeń zwraca jednak uwagę użytkownika na ten problem.
Brak połączenia prętów
Szczególnie w przypadku większych i bardziej złożonych modeli może szybko zabraknąć niektórych połączeń między prętami, co oznacza, że „zawisają one w powietrzu”. Zapomnienie o prętach przecinających, które powinny być ze sobą połączone, również może prowadzić do niestabilności. Pomocą jest kontrola modelu „Pręty przecinające się bez połączenia”, która szuka prętów przecinających się bez wspólnego węzła w punkcie przecięcia.
Brak wspólnego węzła
Węzły znajdują się pozornie w tym samym miejscu, jednak przy dokładniejszym przyjrzeniu się minimalnie się różnią. Częstą przyczyną są importy z CAD, które można usunąć za pomocą kontroli modelu.
Powstawanie łańcucha przegubów
Zbyt wiele przegubów prętowych w jednym węźle może spowodować powstanie łańcucha przegubów, co prowadzi do przerwania obliczeń. Na węźle można zdefiniować tylko n-1 przegubów o tych samych stopniach swobody w odniesieniu do globalnego układu współrzędnych, gdzie „n” to liczba połączonych prętów. To samo dotyczy również przegubów liniowych.
2. Kontrola usztywnienia
Brak usztywnienia również prowadzi do przerwania obliczeń z powodu niestabilności. Dlatego należy zawsze sprawdzić, czy konstrukcja jest odpowiednio usztywniona we wszystkich kierunkach.
3. Problemy numeryczne
Do tego punktu odnosi się przykład na rysunku 08. Jest to szkielet przegubowy usztywniony prętami rozciągającymi. Z powodu skrócenia słupów pod wpływem obciążeń pionowych w pierwszym etapie obliczeń pręty rozciągające otrzymują niewielkie siły ściskające. Zostają one usunięte z układu (ponieważ mogą przyjmować tylko rozciąganie). W drugim etapie obliczeń model bez tych prętów rozciągających jest niestabilny. Istnieje kilka sposobów rozwiązania tego problemu. Można nadać prętom rozciągającym wstępne naprężenie (obciążenie prętowe), aby „wyeliminować” niewielkie siły ściskające, przypisać prętom małą sztywność lub pozwolić na ich usuwanie kolejnowe z obliczeń (patrz rysunek 08).
4. Identyfikacja przyczyny niestabilności
Automatyczna kontrola modelu z graficznym wypisem
Aby uzyskać graficzne przedstawienie przyczyny niestabilności, przydatny może być moduł RF-STABIL (dla RFEM 5) lub rozszerzenie Stabilność konstrukcji (dla RFEM 6). Dzięki opcji „Określenie postaci własnej niestabilnego modelu” (patrz rysunek 09) można obliczać domniemanie niestabilne układy. Na podstawie danych konstrukcyjnych przeprowadzana jest analiza wartości własnych, co umożliwia graficzne przedstawienie niestabilności danego elementu.
Problem bifurkacji
Jeżeli przypadki obciążeń lub kombinacje nie mogą zostać obliczone zgodnie z teorią I rzędu, a obliczenia kończą się niepowodzeniem dopiero od teorii II rzędu, występuje problem stabilności (współczynnik obciążenia krytycznego mniejszy niż 1,00). Współczynnik obciążenia krytycznego wskazuje, z jakim czynnikiem należy pomnożyć obciążenie, aby model stał się niestabilny pod wpływem przypisanego obciążenia (np. zgięcie). Wynika z tego, że współczynnik obciążenia krytycznego mniejszy niż 1,00 oznacza, że układ jest niestabilny. Tylko pozytywny współczynnik obciążenia krytycznego większy niż 1,00 wskazuje, że obciążenie pomnożone przez normalne siły podane w normie prowadzi do wyboczenia stabilnego układu. Aby zidentyfikować „słaby punkt”, zaleca się następujące podejście, które wymaga modułu RSKNICK (RSTAB 8) lub RF-STABIL (RFEM 5) bądź też rozszerzenia Stabilność konstrukcji (RFEM 6 / RSTAB 9).
Najpierw należy zmniejszyć obciążenie przypisanej kombinacji, aż stanie się stabilna. Pomocą służy współczynnik obciążenia w parametrach obliczeń kombinacji obciążeń. Odpowiada to również ręcznemu określeniu współczynnika obciążenia krytycznego, jeśli wspomniane wcześniej moduły lub rozszerzenia nie są dostępne. W przypadku czysto liniowych elementów konstrukcyjnych może wystarczyć obliczenie kombinacji obciążeń w oparciu o teorię I rzędu oraz bezpośrednie obliczenie w dodatkowym module lub określenie współczynnika obciążenia krytycznego za pomocą rozszerzenia. Na podstawie graficznego kształtu wyboczenia lub wyboczenia kombinacji można zidentyfikować „słaby punkt” układu i podjąć środki zaradcze. Aby uwzględnić zarówno globalne, jak i lokalne formy zniszczenia prętów, należy aktywować podział prętów w module RF-STABIL (RFEM 5) lub ustawić podział prętów kratownicowych na co najmniej „2” w module RSKNICK (RSTAB 8). Dla rozszerzenia Stabilność konstrukcji (RFEM 6 / RSTAB 9) należy upewnić się, że podziały prętów są aktywowane.
Zobacz linki pod tym FAQ.
.png?mw=350&hash=83397b9718189d605563213de7c48c3b3b18b064)
EN 1993-1-3
DIN 18800-2
.png?mw=600&hash=49b6a289915d28aa461360f7308b092631b1446e)
