Настройка статического расчета ( SA ) задает правила, по которым рассчитываются загружения и сочетания нагрузок. В программе предустановлены три стандартных типа расчета.
Основное
Вкладка Основные данные управляет настройками для расчёта конструкций и параметрами элементармого расчёта.
Тип расчёта
Этот раздел диалога управляет методом расчета, в соответствии с которым анализируются загружения и сочетания нагрузок. В списке «Тип расчета» можно выбрать три метода.
Геометрически линейный
При расчете по геометрически линейному методу (первого порядка), равновесие анализируется в недеформированной системе конструкции. Поскольку деформации компонентов не включены в расчет, выполняется линейный расчет.
По умолчанию загружения рассчитываются в соответствии с геометрически линейным анализом.
Нелинейный (P-Δ)
В «конструктивном» анализе второго порядка равновесие определяется на деформированной конструктивной системе. Деформации предполагаются небольшими. На увеличение изгибающих моментов влияют осевые силы в системе. Таким образом, этот расчет вступает в силу, когда осевые силы значительно превышают поперечные силы.
Сочетания нагрузок по умолчанию рассчитываются нелинейно по методу второго порядка.
Большие деформации
Анализ больших деформаций (третий порядок или теория больших деформаций) учитывает в расчетах продольные и поперечные силы. После каждого шага итерации создается матрица жесткости деформированной системы. Нагрузки сохраняют свое первоначально заданное направление действия при скручивании стержней.
Если модель включает в себя канатные стержни, то расчет по теории больших деформаций будет предустановлен.
Итерационный метод для нелинейного расчёта
За решение нелинейной алгебраической системы уравнений по методу второго порядка При расчёте расчёта по методу больших деформаций применяется метод Ньютона-Рафсона.
Ньютона-Рафсона
Нелинейная система уравнений решается численно с помощью итерационных приближений с касательными. Тангенциальная матрица жесткости определяется как функция текущего состояния деформации; он инвертируется в каждом цикле итераций. В большинстве случаев, достигается быстрая (квадратичная) конвергенция.
Ньютона-Рафсона с посткритическим расчётом
Для решения проблем посткритического расчета по методу анализа больших деформаций необходимо устранить определенную неустойчивость. Если нестабильность доступна и матрица жесткости не может быть обращена, используется матрица жесткости последнего стабильного шага итерации. Эта матрица используется для дальнейших расчетов, пока не будет достигнуто вновь диапазона стабильности.
Проверки для нелинейного расчета
Параметр «Максимальное количество итераций» определяет наибольшее количество расчетных циклов для анализа по методу второго порядка, по методу больших деформаций, а также для нелинейно действующих объектов. Когда вычисление достигает предела без достижения равновесия, появляется соответствующее сообщение. Затем вы можете решить, хотите ли вы отобразить эти результаты.
«Количество приращений нагрузки» имеет важное значение для расчетов по методу второго порядка или расчёт по большим деформациям. Часто бывает трудно найти равновесие при учете больших деформаций. Неустойчивости можно избежать путем приложения нагрузки в несколько этапов. Например, если вы укажете два приращения нагрузки, на первом этапе будет применена половина нагрузки. Потом будут осуществляться итерации до тех пор, пока не будет найдено равновесие. На втором этапе к уже деформированной системе прилагается полная нагрузка и снова производится итеративный расчет, пока не будет достигнуто равновесие.
Опции I
В этом разделе диалога можно активировать различные «специальные настройки» для управления расчётами по методу второго или расчёт по большим деформациям.
Изменение стандартных настроек точности и допуска
При установке флажка «Изменить стандартные настройки точности и допуска», в диалоговом окне добавляется вкладка «Точность и допуск». Здесь же можно настроить критерии конвергенции.
Игнорировать все нелинейности
С помощью флажка «Игнорировать все нелинейности» можно деактивировать нелинейные свойства элементов для расчета. Растянутые стержни, например, остаются в модели при возникновении сжимающих сил. Однако, следует подавить нелинейные свойства только в тестовых целях; например, для поиска причины нестабильности. Неправильно определенные критерии отказа иногда отвечают за вычисления обрывов.
Опции II
Изменить нагрузку множителем
После отметки флажка, можно задать коэффициент k, на который должны быть умножены все нагрузки.
В расчете на устойчивость для увеличения эффектов согласно расчету по методу второго порядка, старые стандарты предполагают умножение нагрузки в целом на определенный коэффициент. С другой стороны, расчет должен быть выполнен с характерными нагрузками. Оба требования можно выполнить, введя коэффициент больше 1 и активировав флажок «Разделить результаты по коэффициенту нагрузки».
Для расчетов по действующим нормативам, не должно изменяться нагрузка с помощью коэффициентов. Вместо этого для суперпозиции в расчетных ситуациях необходимо учитывать частичные коэффициенты надежности и сочетания.
Учет благоприятного эффеккта от растяжения в стержнях
Растягивающие усилия благоприятно влияют на предварительно деформированные констурктивные системы. Благодаря тому уменьшаются деформации и стабилизируется конструкция. Обычно мы учитываем данный эффект при расчётах по теории второго порядка и по большим деформациям; например, для большепролетных зданий или общих конструкций, подверженных изгибу. Пожалуйста, помните, что облегчающее воздействие силы натяжения у ферменных снизу балок (балки с поддерживающими связями или вантами) может привести к нежелательному снижению деформаций и внутренних сил.
Перемещения от нагрузки на стержень типа «Внутреннее давление в трубе»
Окно флажка относится к нагрузке на стержень, которая называется внутренним давлением в трубе. Эффект Бурдона описывает усилие изогнутой трубы выпрямляться под воздействием давления. Как периметровые напряжения, так и осевые напряжения, вызванные нагрузкой внутреннего давления, приводят к продольной деформации трубы, учитывая жесткость материала и поперечную деформацию.
Пример расчета внутреннего давления в трубах содержится в технической статье.
Сохранить результаты всех приращений нагрузок
Если нагрузка применяется с постепенным увеличением нагрузки (см. {%refКонтроли #loadsteps для нелинейного расчета]]), можно использовать этот флажок для принудительного вывода промежуточных результатов для проверки результатов отдельных приращений нагрузки.
Основные параметры
Вкладка Основные параметры управляет основными характеристиками расчёта.
Соотношение постоянной нагрузки
Флажок «Определить для сочетаний нагрузок» предлагает возможность определить соотношение постоянно действующей нагрузки в сочетании нагрузок. Выберите сочетание нагрузок из списка или создайте новое сочетание нагрузок с помощью кнопки
. Затем в списке «Сравнить значения результатов» можно задать соотношения, которые имеют статический или переменный эффект.
Соотношение постоянной нагрузки можно считать соответствующим нормативам в расчете.
Параметры итерационного метода
Флажки в этом диалоговом разделе особенно важны для расчета «Второй порядок (P-Δ)».
Отнести внутренние силы к деформированной конструкции
Внутренние силы стержней, как правило, выводятся в соответствии с измененным положением систем координат стержня, которое присутствует в деформированной системе. Если вы хотите, чтобы результаты относились к недеформированной исходной системе, вы можете задать соответствующие внутренние силы стержня, деактивировав соответствующие флажки.
Пребразование массы в нагрузку
Нагрузки можно задавать не только в виде сил и моментов, но и в виде масс. Однако в расчете конструкции массы не влияют. Если требуется их учесть, тогда отметьте флажок «Активная масса». Затем нужно ввести «Коэффициент в направлении», чтобы описать влияние массы. Таким образом, массы преобразуются в силы еще до начала расчета и включаются при определении внутренних сил и моментов.
Используйте кнопку
для переключения между вводом коэффициента масс и непосредственным вводом ускорения. Название полей ввода изменится соответствующим образом.
Точность и допуски
Вкладка « Точность и допуск » позволяет влиять на параметры сходимости в расчете. Однако, следует изменять настройки по умолчанию только в исключительных случаях.
Точность критериев конвергенции в нелинейном расчете МКЭ
Если действуют нелинейные эффекты или если критерий второго порядка или выполнен анализ больших деформаций, на расчет можно повлиять с помощью критериев конвергенции.
Происходит последовательное сравнение по стержням данного изменения осевых сил двух последних итераций. При достижении данного изменения определенной части суммы максимальной осевой силы вычисление останавливается. Однако, во время итераций может случиться, что осевые силы колеблются между двумя значениями. Этот эффект маятника можно предотвратить, настроив «чувствительность».
Точность также влияет на критерий сходимости для изменения деформации в расчетах, выполненных по методу анализа больших деформаций, в котором рассматриваются геометрические нелинейности. Значение по умолчанию 1.00. Минимальный коэффициент 0.01, максимальное значение 100.00. Чем меньше значение, тем ближе член сходимости должен быть к члену сравнения. Соответственно, увеличивается и точность результата.