Modální součinitel důležitosti (MRF) vám může pomoci posoudit, jak dalece se jednotlivé konstrukční prvky podílejí na vlastním tvaru. Výpočet je založen na relativní pružné deformační energii každého jednotlivého konstrukčního prvku.
Pomocí MRF je možné rozlišovat mezi lokálními a globálními vlastními tvary. Pokud má několik prutů výrazných MRF (např. > 20 %), je nestabilita celé konstrukce nebo její části velmi pravděpodobná. Pokud je naproti tomu součet všech MRF pro vlastní tvar přibližně 100 %, lze očekávat lokální stabilitní problém (např. vybočení jednoho prutu).
Kromě toho lze pomocí MRF stanovit kritická zatížení a náhradní vzpěrné délky jednotlivých konstrukčních prvků (např. pro posouzení stability). Vlastní tvary, pro které má určitý prut malé hodnoty MRF (např. <20 %), lze v této souvislosti zanedbat.
MRF se zobrazí pro vlastní tvar v tabulce výsledků pod položkou Posouzení stability --> Výsledky po prutech --> Vzpěrné délky a kritické síly.
Integrované modulové rozšíření RF-/STEEL Warping Tosion umožňuje provádět v přídavném modulu RF-/STEEL AISC posouzení podle návrhového průvodce Steel Design Guide 9.
Výpočet probíhá podle teorie vázaného kroucení se 7 stupni volnosti. Lze tak realisticky posoudit stabilitu konstrukce včetně kroucení.
Pro výpočet kritického momentu vzpěru je v přídavném modulu RF-/STEEL AISC k dispozici řešič vlastních čísel, který umožňuje přesně stanovit kritické zatížení.
Tento řešič je doplněn oknem pro grafické znázornění vlastního tvaru, které slouží ke kontrole okrajových podmínek.
V modulu RF-/STEEL AISC můžeme na libovolných místech zohlednit příčné mezilehlé podpory. Například lze stabilizovat pouze horní pásnici.
Dále je možné přiřadit uživatelsky zadané příčné mezilehlé podpory, například jednotlivé rotační nebo translační pružiny na libovolná místa na průřezu.
Přídavný modul vyhodnocuje výsledky deformací zatěžovacího stavu, tvarů vybočení ze stabilitní analýzy nebo vlastního kmitání z dynamické analýzy. Na základě těchto hodnot lze vytvořit počáteční deformace konstrukce nebo vytvořit zatěžovací stav s náhradními imperfekcemi prutů.
V případě konstrukcí z plošných prvku, těles (pouze RFEM) a prutů je možné využít počáteční deformace konstrukce. Je třeba zadat pouze maximální hodnotu, na kterou se má deformace upravit. Všechny uzly sítě konečných prvků nebo uzly konstrukce se rozšíří na tyto počáteční deformace.
Náhradní imperfekce se používají zejména pro prutové konstrukce. V přídavném okně lze definovat sklony a počáteční prohnutí prutů a sad prutů. Lze je generovat automaticky, podle norem nebo ručně. K dispozici máte následující normy:
EN 1992:2004
EN 1993:2005
DIN 18800:1990-11
DIN 1045-1:2001-07
DIN 1052:2004-08
Vždy se používá pouze imperfekce, která působí přímo na daném prutu podle počáteční deformace. Kromě toho lze zohlednit redukční součinitele. Tímto způsobem je možné efektivně aplikovat imperfekci.
Prvními zobrazenými výsledky jsou součinitele kritického zatížení. S jejich pomocí je možné posoudit riziko ztráty stability. U modelů s pruty se vzpěrné délky a kritická zatížení prutů zobrazí v tabulce.
V dalších tabulkách výsledků je možné zkontrolovat normované vlastní tvary podle uzlů, prutů a ploch. Grafické zobrazení vlastních čísel umožňuje vyhodnotit chování při vzpěru a boulení. To pak usnadňuje volbu protiopatření.
Pro analýzu vlastních tvarů jsou k dispozici různé výpočetní metody:
Přímé metody
Přímé metody (Lanczos, kořeny charakteristického polynomu, metoda iterace podprostoru) jsou vhodné pro malé až středně velké modely. Tyto rychlé maticové metody řešení vyžadují větší kapacitu operační paměti (RAM). Také 64 bitové operační systémy využívají více paměti, proto je možné rychle vypočítat i složitější konstrukce.
ICG metoda iterace (Incomplete Conjugate Gradient)
Tato metoda vyžaduje jen malou část operační paměti. Vlastní tvary se určují jeden po druhém. Metodu lze použít pro výpočet velkých konstrukčních systémů jen s několika vlastními čísly.
RF-STABILITY také provádí nelineární posouzení stability. Pro nelineární konstrukce stanoví výsledky blízké reálným podmínkám. Součinitel kritického zatížení se stanoví tak, že se postupně zvyšuje zatížení vybraného zatěžovacího stavu až k dosažení nestability. Při zvyšování zatížení se zohledňují nelinearity jako např. neúčinné pruty, podpory a podloží nebo také materiálové nelinearity.
Nejprve je třeba vybrat zatěžovací stav nebo kombinaci zatížení, jejichž normálové síly se použijí pro posouzení stability. Je možné definovat další zatěžovací stav, například je třeba zohlednit počáteční předpětí.
Poté se definuje, zda má program provést lineární nebo nelineární analýzu. V závislosti na aplikaci lze použít přímou metodu výpočtu, například podle Lanczose nebo iterační metodu ICG. Pruty, které nejsou součástí plochy, se zpravidla zobrazí jako prutové prvky se dvěma uzly konečných prvků. Na těchto prvcích není možné určit lokální vzpěr jednotlivých prutů. Proto modul nabízí možnost automatického dělení prutů.
Výpočet stability se aktivuje, jakmile ho zadáte programu v zatěžovacím stavu nebo v kombinaci zatížení. Pro zohlednění např. počátečního předpětí můžete definovat další zatěžovací stav.
Přitom musíte zadat, zda má program provést lineární nebo nelineární analýzu. Podle způsobu použití můžete vybrat přímou metodu výpočtu, například Lanczosovu metodu, nebo iterační metodu sdružených gradientů (ICG). Pruty, které nejsou součástí plochy, se zpravidla zobrazí jako prutové prvky se dvěma uzly konečných prvků. Na těchto prvcích nemůže program určit lokální vzpěr jednotlivých prutů. Proto máte možnost automatického dělení prutů.
Pro analýzu vlastních čísel máte na výběr z několika metod:
Přímé metody
Přímé metody (Lanczos (RFEM), kořeny charakteristického polynomu (RFEM), iterace podprostoru (RFEM/RSTAB), inverzní silová metoda s posunem (Shifted inverse iteration, RSTAB) jsou vhodné pro analýzu malých a středních modelů. Tyto rychlé maticové metody řešení byste měli volit pouze v případě, že váš počítač disponuje větší kapacitou operační paměti (RAM).
Iterační metoda sdružených gradientů (ICG - Incomplete Conjugate Gradient) (RFEM)
Tato metoda oproti tomu vyžaduje jen malou část operační paměti. Vlastní tvary se určují jeden po druhém. Metodu lze použít pro výpočet velkých konstrukčních systémů jen s několika vlastními čísly.
S addonem Stabilita konstrukce můžete provést nelineární analýzu stability také přírůstkovou metodou. Touto analýzou se i v případě nelineárních konstrukcí stanoví výsledky blízké realitě. Součinitel kritického zatížení se stanoví tak, že se postupně zvyšuje zatížení vybraného zatěžovacího stavu až k dosažení nestability. Při zvyšování zatížení se zohledňují nelinearity jako např. neúčinné pruty, podpory a podloží nebo také materiálové nelinearity. Jakmile se zatížení přestane zvyšovat, můžete případně provést lineární stabilitní analýzu na posledním stabilním stavu ke stanovení stabilitního tvaru.
Jako první vám program zobrazí výsledky součinitelů kritického zatížení. S jejich pomocí můžete posoudit riziko ztráty stability. U modelů s pruty se vám vzpěrné délky a kritická zatížení prutů zobrazí v tabulce.
Pomocí dalších výsledkových oken lze zkontrolovat normalizované tvary po uzlech, prutech a plochách. Grafické zobrazení vlastních čísel vám umožňuje vyhodnotit chování při vzpěru a boulení. To vám usnadní zavádění protiopatření.
Při generování předem deformované sítě konečných prvků v programu RFEM se údaje o posunu každého jednotlivého uzlu uloží na pozadí. Tato data lze využít pro výpočet kombinací zatížení v programu RFEM. Pro kontrolu vygenerovaných údajů se zobrazí počáteční deformace v tabulkách a grafikách.
Pokud se mají posunout uzly modelu, upraví se souřadnice uzlů přímo po vygenerování. Při generování náhradních imperfekcí modul vytvoří normální zatěžovací stav včetně imperfekcí prutů. Vygenerované imperfekce se pro kontrolu zobrazí v tabulkách a grafikách.
RSBUCK stanoví nejméně příznivé tvary vybočení konstrukce. Obecně není možné z hlediska metody výpočtu vyloučit nižší vlastní čísla z analýzy a současně se pokoušet stanovit vyšší vlastní čísla. RSBUCK může stanovit maximálně 10 000 nejnižších vlastních čísel konstrukce.
RSBUCK standardně používá k výpočtu vlastních čísel/součinitelů kritického zatížení průměrné hodnoty normálových sil v jednotlivých prutech. Modul může případně pracovat s nejnepříznivější normálovou silou v prutu. Stanovení tvarů vybočení celé konstrukce probíhá podle analýzy vlastních čísel. K tomu se používá iterační řešič rovnic.
Je třeba zadat pouze následující dvě hodnoty:
Maximální počet iterací
mez přerušení
Vzhledem k tomu, že se přesné řešení libovolně aproximuje, ale nikdy se ho nedosáhne, ukončí RSBUCK po zadaném počtu iteračních kroků proces výpočtu. V případě problému konvergence určuje mezní hodnota přerušení moment, kdy lze přibližné řešení považovat za přesný výsledek. Pro divergence žádné řešení neexistuje.
RSBUCK se vyznačuje snadnou obsluhou, přehledným uspořádáním dat a velkou uživatelskou přívětivostí. Pouhými několika kliknutími myší lze zadat počet tvarů vybočení, které se mají spočítat, a také zatěžovací stav, který se má zohlednit.
Údaje o konstrukci a okrajové podmínky nastavené ve zvoleném zatěžovacím stavu se převezmou automaticky. Případně je možné upravit importované normálové síly nebo ručně zadat jejich nové hodnoty. Je také možné vytvořit další případy z modulu RSBUCK, aby bylo možné provést několik analýz s různými okrajovými podmínkami.
Pro lepší zobrazení výsledků v modulu RSBUCK je možné nastavit jednotky nezávisle na hlavním programu RSTAB. Nejsou-li při otevření modulu RSBUCK k dispozici vnitřní síly z programu RSTAB, modul je automaticky spočítá a poté určí hodnoty vzpěru.
Výsledky posouzení na boulení se zobrazí v přehledných tabulkách a graficky. Díky integraci modulu RSBUCK do programu RSTAB je možné všechny výsledky podrobně uspořádat do tiskového protokolu podle vlastních požadavků.
Kromě toho můžete všechny tabulky výsledků snadno exportovat do MS Excel nebo do souboru CSV. Nabídka pro přenos specifikuje všechny potřebné údaje pro export.
V kombinacích zatížení je možné použít již vytvořenou síť konečných prvků s počáteční deformací. Za tímto účelem je třeba v parametrech výpočtu kombinace zatížení vybrat příslušný případ RF-IMP. Výpočet vnitřních sil pak probíhá na konstrukci s imperfekcemi.