Pytanie:
Mój model w programie RFEM 6/RSTAB 9 jest niestateczny. Jaka może być przyczyna?
Odpowiedź:
Przerwanie obliczeń spowodowane niestatecznością układu może mieć różne przyczyny. Z jednej strony może to wskazywać na "rzeczywistą" niestateczność z powodu przeciążenia układu konstrukcyjnego, z drugiej strony ten komunikat o błędzie może wynikać również z niepoprawnego modelowania. Poniżej opisano możliwy sposób postępowania w celu znalezienia przyczyny niestateczności.
1. Kontrola modelowania
Najpierw sprawdź, czy system modelowania jest poprawny. Zalecamy skorzystanie w tym celu z dostępnych w programie RFEM6/RSTAB9 narzędzi do kontroli modelu (Narzędzia → Kontrola modelu). Opcje te umożliwiają na przykład znajdowanie identycznych węzłów i nakładających się prętów, dzięki czemu w razie potrzeby można je usunąć.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036708
Można też przeprowadzić obliczenia konstrukcji np. dla przypadku obciążenia tylko ciężarem własnym według teorii I rzędu. Jeżeli po wykonaniu tych kroków zostaną wyświetlone wyniki, sam model konstrukcji jest stateczny. Jeżeli tak nie jest, poniżej wymieniono najczęstsze przyczyny:
• Nieprawidłowa definicja podpór/brak podpór
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. Układy nieutwierdzone również mogą powodować przerwanie obliczeń ze względu na brakujące warunki brzegowe.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036709
• Skręcanie prętów względem ich własnych osi
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.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036710
• Brak połączenia prętów
Czy znajdujesz swobodne pręty? 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 właściwie powinny się ze sobą przecinać, może prowadzić do niestateczności. Rozwiązanie umożliwia opcja "Krzyżujące się lub niepołączone pręty", wyszukująca pręty, które się krzyżują, ale nie mają wspólnego węzła w punkcie przecięcia.
• Brak wspólnego węzła
Przyjrzyj się uważnie. 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 łatwo skorygować za pomocą funkcji sprawdzania modelu.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036712
• Powstanie ciągu przegubów
Zwróć uwagę na przeguby na końcach prętów: Zbyt duża liczba przegubów prętowych w jednym węźle również może powodować 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.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036713
2. Kontrola usztywnienia
Brak usztywnień również może prowadzić do przerwania obliczeń z powodu niestateczności. Dlatego zawsze należy sprawdzić, czy konstrukcja jest wystarczająco usztywniona we wszystkich kierunkach.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036714
3. Problemy numeryczne
Ten punkt ilustruje następujący przykład. 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. Aby rozwiązać ten problem, masz kilka możliwości. Można zastosować naprężenie wstępne (obciążenie prętowe) do prętów rozciąganych w celu "wyeliminowania" małych sił ściskających, nadać prętom małą sztywność lub usuwać pręty jeden po drugim w obliczeniach.
Ustawienie obliczeń jest zautomatyzowane w RSTAB 9, a w programie RFEM 6 można je aktywować opcjonalnie.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036711
4. Wykrywanie przyczyn niestateczności
• Automatyczna kontrola modelu z graficznym wyświetlaniem wyników
W celu uzyskania graficznej prezentacji przyczyny niestateczności należy użyć rozszerzenia Stateczność konstrukcji dla programu RFEM 6/RSTAB 9 https://www.dlubal.com/pl/produkty/rozszerzenia-dla-rfem-6-i-rstab-9/dodatkowe-analizy/statecznosc-konstrukcji. Wybierz "Oblicz bez obciążenia dla kontroli niestateczności według kształtu postaci...", aby obliczyć niestabilną konstrukcję. Na podstawie danych konstrukcyjnych przeprowadzana jest analiza wartości własnych, w wyniku której niestateczność danego elementu konstrukcyjnego zostaje przedstawiona w postaci graficznej.
► Obraz | https://www.dlubal.com/de/img/036715
• Problem z obciążeniem krytycznym
Jeżeli przypadki obciążeń lub kombinacje obciążeń można obliczyć według teorii I rzędu...