K tvarům s nulovou energií, označovaným také jako nulové tvary vlastních čísel, dochází, pokud je diskretizovaný systém nedostatečně stanoven nebo ho nelze jednoznačně vyřešit. To znamená, že existuje více stupňů volnosti (neznámých) než rovnic. Matematicky jsou tvary s nulovou energií speciální řešení soustavy rovnic s nulovým vlastním číslem. Tento režim tak lze aktivovat bez dodávky energie a případně může dojít k deformaci bez přetvoření.
Protože tvary s nulovou energií mohou vést k nestabilitě modelu a nefyzikálním řešením, doporučuje se v programu RFEM několik metod, jak tomuto problému předejít.
- Prvky vyššího řádu: U konečných prvků nižšího řádu (např. lineární prvky) se častěji vyskytují tvary s nulovou energií. Zvažte použití prvků vyššího řádu (např. kvadratické nebo kubické prvky) pro vaši analýzu. Prvky vyššího řádu poskytují lepší přesnost a jsou méně náchylné k tvarům s nulovou energií.
- Zahuštění sítě: Ujistěte se, že vaše síť je dostatečně zahuštěná, zejména v oblastech s vysokým gradientem napětí nebo složitou geometrií. Jemná síť může pomoci přesněji zachytit deformace a snížit pravděpodobnost tvarů s nulovou energií.
- Materiálové charakteristiky: Ujistěte se, že jste svému modelu přiřadili vhodné materiálové vlastnosti. Nesprávné materiálové vlastnosti mohou vést k nerealistickému chování a potenciálně vést k tvarům s nulovou energií. Znovu zkontrolujte parametry a vlastnosti materiálu.
- Okrajové podmínky: Ověřte, zda jsou vaše okrajové podmínky správně použity. Nepřípustné okrajové podmínky mohou vést k tvarům s nulovou energií. Ujistěte se, že všechny stupně volnosti jsou správně vázány nebo zatíženy.
- Nastavení řešiče: Zkontrolujte nastavení řešiče v programu RFEM. Některé řešiče mají možnost stabilizovat analýzu a zabránit nulovým stavům energie. Upravte nastavení řešiče pro použití stabilizačních technik, pokud jsou k dispozici.
- Tlumení: V případě potřeby zaveďte do výpočtu tlumení. Tlumení může pomoci stabilizovat analýzu a zabránit stavům s nulovou energií. Používejte však tlumení uvážlivě, abyste se vyhnuli umělému tlumení, které by mělo vliv na přesnost výsledků.
- Kontrola geometrie: Ujistěte se, že geometrie vašeho modelu je správná a bez chyb. Malé mezery nebo přesahy v geometrii mohou vést k numerickým problémům, včetně tvarů s nulovou energií.
- Analýza citlivosti: Proveďte analýzu citlivosti pro identifikaci kritických parametrů nebo oblastí, které by mohly být náchylnější k tvarům s nulovou energií. Poté můžete podniknout konkrétní kroky k řešení těchto oblastí.