Ответ:
Прерывание расчёта из-за нестабильности системы может иметь различные причины. С одной стороны, это может свидетельствовать о «настоящей» нестабильности из-за перегрузки конструктивной системы; с другой стороны, неточности моделирования также могут быть причиной этого сообщения об ошибке. Ниже показано, как можно установить причины нестабильности.
1. Проверка моделирования
Во-первых, следует проверить правильность моделирования конструктивной системы. Для этого можно использовать инструменты проверки модели в программе RFEM или RSTAB (Инструменты → Проверка модели). Таким образом, можно найти, например, идентичные узлы или перекрывающиеся стержни и при необходимости их исправить.
Кроме того, можно рассчитать конструкцию, подверженную чистой постоянной нагрузке в загружении, например, по линейному статическому расчёту. Если изображаются результаты, то данная конструкция в отношении моделирования стабильна. Если это не так, наиболее распространенные причины перечислены ниже:
- Неправильное задание опор / отсутствие опор
Это может привести к нестабильности, так как конструкция имеет опоры не во всех направлениях. Поэтому условия опирания должны быть в равновесии с конструктивной системой, а также с внешними граничными условиями. Статически недоопределенные системы также могут привести к прерыванию расчёта из-за отсутствия граничных условий.
- Кручение стержней вокруг их собственной оси
Если стержни поворачиваются вокруг своих осей, то есть стержень не ограничен вокруг своей оси, это может привести к нестабильности. Часто на это влияют настройки шарниров стержней. Может случиться, что шарниры от кручения заданы как в начальном узле, так и в конечном узле.
- Отсутствует соединение стержней
Особенно в случае с более крупными и сложными моделями может случиться так, что некоторые элементы не будут связаны друг с другом, а будут как бы «парить в воздухе». Кроме того, если вы забудете о перекрещивании стержней, которые должны пересекаться друг с другом, это также может привести к нестабильности. Решение обеспечивает проверка модели «Пересечение несвязанных стержней», которая ищет элементы, пересекающиеся друг с другом, но не имеющие общего узла в точке пересечения.
- Нет общего узла
Узлы вроде бы находятся в одном месте, но при более внимательном рассмотрении они немного отклоняются друг от друга. Это часто вызвано импортом из CAD, и вы можете исправить это с помощью проверки модели.
- Формирование шарнирной цепи
Когда слишком много шарниров на концах стержня, на узле это может вызвать шарнирную цепь, которая приведет к прерыванию расчёта. Для каждого узла можно задать только n-1 шарниров с одинаковой степенью свободы относительно общей системы координат, где «n» - это количество соединяемых стержней. То же относится и к высвобождениям линий.
2. Проверка жёсткости
Если жёсткость отсутствует, это также может привести к прерыванию расчёта из-за нестабильности. Поэтому всегда следует проверять, достаточно ли жёсткости конструкция во всех направлениях.
3. Цифровые проблемы
Пример этого показан следующим образом: Шарнирная рама усилена растянутыми стержнями. Из-за сжатия колонны за счёт вертикальных нагрузок, на растянутые стержни на первом этапе расчёта действуют небольшие сжимающие усилия. Они удаляются из конструкции (поскольку могжет поглощаться только растяжение). На втором этапе расчёта модель будет неустойчивой без этих растянутых стержней.
Есть несколько способов решить эту проблему. Вы можете применить предварительное напряжение (нагрузку на стержень) к растянутым стержням, чтобы «устранить» небольшие сжимающие силы, придать стержням небольшую жёсткость или также удалить стержни один за другим при расчёте. Этот параметр расчета автоматизирован в RSTAB 9, его можно дополнительно активировать в RFEM 6.
4. Выявление причин потери устойчивости
- Автоматическое проверка модели с графическим выводом результатов
Чтобы получить графическое изображение причины неустойчивости, вам может помочь аддон Устойчивость конструкции. Выбрав «Рассчитать собственный вектор для нестабильной модели…», можно рассчитать неустойчивую конструкцию. Анализ собственных чисел выполняется на основе конструктивных данных, поэтому в результататах нестабильность затронутого конструктивного элемента отображается графически.
- Проблема критической нагрузки
Если загружения или сочетания нагрузок рассчитываются в соответствии с геометрически линейным анализом и расчёт прерывается только при анализе второго порядка, возникает проблема устойчивости (критический коэффициент нагрузки менее 1,00). Коэффициент критической нагрузки указывает на коэффициент, на который необходимо умножить нагрузку, чтобы модель стала неустойчивой (например, потеря устойчивости) под действием соответствующей нагрузки. Следовательно: Коэффициент критической нагрузки менее 1,00 означает, что конструкция нестабильна. Только положительный коэффициент критической нагрузки, превышающий 1,00, означает, что нагрузка от заданных осевых сил, умноженная на этот коэффициент, приводит к разрушению конструкции при потере устойчивости. Um die „Schwachstelle“ ausfindig machen zu können, empfiehlt sich folgende Vorgehensweise, welche das Add-On Strukturstabilität voraussetzt.
Во-первых, необходимо уменьшить нагрузку затронутого сочетания нагрузок до тех пор, пока это сочетание нагрузок не станет стабильным. Может помочь коэффициент нагрузки в расчётных параметрах сочетания нагрузок. Dies entspricht auch einer manuellen Ermittlung des Verzweigungslastfaktors, falls das Add-On Strukturstabilität nicht zur Verfügung steht. Для чисто линейных элементов конструкции может быть достаточно рассчитать сочетание нагрузок в соответствии с линейным статическим анализом и определить критическую нагрузку с помощью аддона. Используя графический режим потери устойчивости для этого сочетания нагрузок, вы можете найти проблемное место в конструкции и устранить проблему.