RFEM-Zusatzmodul RF-STABIL

Stabilitätsanalyse: Knickfiguren und Imperfektionen mit RF-STABIL & RF-IMP

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RFEM-Zusatzmodul zur Stabilitätsanalyse nach Eigenwertmethode

Mit RF-STABIL werden in RFEM Stabilitätsuntersuchungen durchgeführt. Das Modul ermittelt kritische Lastfaktoren und die dazugehörigen Stabilitätsfiguren.

  1. Leistungsmerkmale

    • Berechnung von Modellen aus Stab-, Schalen- und Volumenelementen
    • Übernahme der Normalkräfte aus einem Lastfall oder einer Lastkombination
    • Nichtlineare Stabilitätsanalyse
    • Wahlweise Berücksichtigung von Normalkräften aus Anfangsvorspannung
    • Vier Gleichungslöser für effektive Berechnung verschiedenster Modelle
    • Optionale Berücksichtigung der Steifigkeitsänderungen von RFEM
    • Berechnung der Knick- oder Beulfigur instabiler Modelle
    • Ermittlung der Stabilitätsfigur ab benutzerdefiniertem Laststeigerungsfaktor (Shift-Methode)
    • Optionale Ermittlung der Eigenform von instabilen Modellen (um Ursache der Instabilität zu erkennen)
    • Visualisierung der Stabilitätsfigur
    • Grundlage für die Berechnung mit imperfekten Ersatzsystemen in Verbindung mit RF-IMP
  2. Eingabemaske

    Eingabe

    Zunächst ist ein Lastfall oder eine Lastkombination auszuwählen, deren Normalkräfte für die Stabilitätsberechnung verwendet werden. Es kann ein weiterer Lastfall festgelegt werden, um z. B. eine Anfangsvorspannung zu berücksichtigen.

    Es ist anzugeben, ob eine lineare oder eine nichtlineare Analyse erfolgen soll. Je nach Anwendungsfall kann eine direkte Berechnungsmethode wie z. B. nach Lanczos oder aber die ICG-Iterationsmethode ausgewählt werden. Stäbe, die nicht in Flächen integriert sind, werden in der Regel als Stabelemente mit zwei FE-Knoten abgebildet. Mit solchen Elementen kann das lokale Knicken des Einzelstabes nicht erfasst werden. Deshalb besteht die Möglichkeit, Stäbe automatisch teilen zu lassen.

  3. Globale Berechnungsparameter

    Berechnung

    Für die Eigenwertermittlung stehen mehrere Methoden zur Auswahl:
    • Direkte Methoden
      Die direkten Methoden (Lanczos, Wurzeln des charakteristischen Polynoms, Unterraum-Iterationsmethode) sind für kleine bis mittlere Modelle geeignet. Diese schnellen Methoden für Gleichungslöser profitieren von viel Arbeitsspeicher (RAM) im Computer. Auf 64Bit-Systemen wird mehr Speicher genutzt, sodass sich auch größere Systeme schnell berechnen lassen.
    • ICG-Iterationsmethode (Incomplete Conjugate Gradient)
      Diese Methode benötigt nur wenig Arbeitsspeicher. Die Eigenwerte werden nacheinander ermittelt. Sie kann eingesetzt werden, um sehr große Systeme mit wenigen Eigenwerten zu berechnen.

    Mit RF-STABIL kann auch eine nichtlineare Stabilitätsanalyse durchgeführt werden. Sie liefert auch bei nichtlinearen Systemen wirklichkeitsnahe Ergebnisse. Der kritische Lastfaktor wird ermittelt, indem die Lasten des zugrunde liegenden Lastfalls schrittweise bis zur Instabilität gesteigert werden. Bei der Laststeigerung werden Nichtlinearitäten wie z. B. ausfallende Stäbe, Lager und Bettungen sowie Materialnichtlinearitäten berücksichtigt.

  4. Grafische Auswertung der Eigenwerte

    Ergebnisse

    Als erste Ergebnisse werden die kritischen Lastfaktoren präsentiert. Damit ist eine Beurteilung der Stabilitätsgefährdung möglich. Bei Modellen mit Stäben werden die Knicklängen und kritischen Lasten der Stäbe tabellarisch ausgegeben.

    In weiteren Ergebnismasken können die normierten Eigenformen knoten-, stab- und flächenweise überprüft werden. Die grafische Ausgabe der Eigenwerte ermöglicht eine Beurteilung des Knick- bzw. Beulverhaltens. Sie erleichtert es, Gegenmaßnahmen vorzusehen.

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