由于系统不稳定导致计算中断可能有多种原因。一方面,它可能由于系统超载而导致“真实”不稳定,另一方面,建模不准确也可能导致此错误消息。以下是找出不稳定原因的可能步骤。
1. 建模检查
首先,您应检查系统的建模是否正确。为此,您可以使用 RFEM/RSTAB 提供的模型检查(工具 → 模型检查)。借助这些功能,可以检测并删除相同节点和重叠杆件等问题。
此外,您可以对结构进行纯自重计算以检查模型的一阶理论。如果给出结果,则模型在建模方面是稳定的。否则,以下是一些常见原因(参见“下载”部分中的“模型检查”视频):
错误定义或缺少支座
这可能会导致不稳定,因为系统没有被固定。在这种情况下,支撑条件与系统以及外部边界条件必须平衡。静定不足的系统也可能由于边界条件的缺失导致计算中断。
杆件绕自身轴扭转
当杆件绕自身轴扭转,即杆件未被固定时,可能会导致不稳定。这通常是由于杆端铰的设置不当造成的。起始节点和终止节点都可能引入了扭转铰。进行计算时弹出的提示窗口会提醒用户。
缺少杆件连接
在较大和较复杂的模型中,可能会出现一些杆件没有连接而“悬空”的情况。此外,交叉杆件如果应该交叉却未交叉也会导致不稳定。可以通过模型检查“交叉未连接杆件”来查找这些交错但没有共同节点的杆件。
无公共节点
节点表面上位于同一位置,但经过仔细检查却稍有偏差。常见原因是 CAD 导入,这可以通过模型检查来清理。
铰链链条的形成
一个节点上的太多杆端铰可以形成铰链链条,导致计算中断。每个节点只能定义 n-1 个自由度相同的铰,其中“n”是连接的杆件数量。对于线铰也是如此。
2. 刚度检查
缺乏刚度也会导致不稳定,从而导致计算中断。因此,应该始终检查结构在各个方向是否足够刚度。
3. 数值问题
在图 08 中给出了一个示例。这是一个通过拉杆加固的铰接框架。由于垂直载荷导致的柱缩短,第一步计算中拉杆会有小压应力,所以它们被系统移除(因为它们只能承受拉力)。第二次计算中,模型由于没有这些拉杆而不稳定。可以通过多种方法解决此问题。您可以对拉杆施加预应力(杆件荷载)以“消除”微小的压应力,给杆件施加小刚度,或在计算中逐渐移除杆件(参见图 08)。
4. 找出不稳定的原因
带图形输出的自动模型检查
为了获得不稳定原因的图形表示,可以使用模块 RF-STABIL(用于 RFEM 5)或附加模块 结构稳定性(用于 RFEM 6)。通过“确定不稳定模型的特征值与特征向量方法”选项(见图 09)或“无荷载计算以特征向量法判断不稳定性”选项,可以计算出看似不稳定的系统。会进行特征值分析,并以图形方式显示不稳定构件。
失稳问题
如果可以根据一阶理论计算荷载工况或荷载组合,而从二阶理论开始计算中断,则存在稳定性问题(临界荷载系数小于 1.00)。临界荷载系数表示将荷载乘以的系数使模型在相应荷载下不稳定(例如屈曲)。因此:临界荷载系数小于 1.00 表示系统不稳定。只有当正的临界荷载系数大于 1.00 时,乘以该系数的荷载才会由于给定轴力导致稳定系统屈曲失效。为了找出“薄弱环节”,建议使用模块 RSKNICK(RSTAB 8)或 RF-STABIL(RFEM 5)及附加模块 结构稳定性(RFEM 6/RSTAB 9)(也可参见 “下载”部分的“失稳问题”视频)。
首先,应减少相关荷载组合的荷载,直到荷载组合稳定。荷载组合的计算参数中的荷载系数对此有帮助。如果上述模块或附加模块不可用,这相当于手动确定临界荷载系数。对于纯线性结构构件,可能只需根据一阶理论计算荷载组合,然后在附加模块中直接计算或使用附加模块确定临界荷载。从该荷载组合的屈曲或起皱形状图中,您可以找到系统中的“薄弱环节”并采取补救措施。为了捕捉到所有局部和全局失效形式,在 RF-STABIL(RFEM 5)模块中应激活杆件细分,在 RSKNICK(RSTAB 8)模块中应将桁架杆件的细分设置为至少“2”。对于附加模块 结构稳定性(RFEM 6/RSTAB 9),应检查是否激活了杆件的细分。
请参阅本 FAQ 相关链接。