FAQ 003585 DE

13. September 2019

Gerhard Rehm Ergebnisse RFEM RSTAB

Ich verwende Stabendgelenke mit Schlupf in Längsrichtung des Stabes. Die Berechnung wird jedoch immer wegen einer Instabilitätsmeldung abgebrochen. Wie kann ich das System entsprechend optimieren?

Antwort

Gerade die Definition eines Schlupfes ist wegen der nichtlinearen Berechnung eine Herausforderung für den Gleichungslöser. Nachfolgend werden Hinweise gegeben wie Instabilitäten vermieden werden können.

Laststufen
Bei der Berücksichtigung von Nichtlinearitäten ist es oft schwierig, ein Gleichgewicht zu finden. Instabilitäten können umgangen werden, indem die Belastung in mehreren Schritten aufgebracht wird (siehe Bild 01). Wenn z. B. zwei Laststufen vorgegeben sind, wird im ersten Schritt die Hälfte der Last angesetzt. Es wird so lange iteriert, bis das Gleichgewicht gefunden ist. Dann wird in einem zweiten Schritt die volle Belastung auf das bereits verformte System aufgebracht und wieder bis zum Gleichgewicht iteriert. Bei Laststufen ist zu bedenken, dass sie sich ungünstig auf die Rechenzeit auswirken. Deshalb ist im Eingabefeld eine 1 (also keine stufenweise Laststeigerung) voreingestellt. Darüber hinaus kann für jeden Lastfall und jede Lastkombination gesondert festgelegt werden, wie viele Laststufen angesetzt werden sollen (siehe Bild 02). Die globalen Vorgaben werden dann ignoriert. 

Schlupfdefinition
In der Regel wird der Schlupf (z.B. in einer Verbindung) über die Nichtlinearität "Teilweise Wirkung" definiert (siehe Bild 03). Dort kann festgelegt werden, ab welcher Gelenkverschiebung die Kräfte übertragen werden sollen. Wie man im Diagramm erkennen kann, ist der Anschlag, also die Steifigkeit welche nach der entsprechenden Gelenkverschiebung wirkt, als starr berücksichtigt (senkrechter Ast, siehe rote Pfeile). Dies kann jedoch in der Berechnung unter gewissen Umständen zu nummerischen Problemen führen. Um dies zu umgehen, sollte die Steifigkeit, welche nach der Gelenkverschiebung wirkt, ein wenig herabgesetzt werden. Dies gelingt durch die Definition einer sehr steifen Feder (siehe Bild 04).

Neben des sehr steifen Anschlages kann es auch innerhalb des Schlupfes zu nummerischen Problemen kommen. In diesem Fall ist für die Wirkung des Schlupfes eine kleine Steifigkeit zu berücksichtigen, um den horizontalen Ast ein wenig steigen zu lassen. Die Steifigkeit sollte so klein gewählt werden, dass diese keinen entscheidenden Einfluss hat (siehe Bild 05). Diese Situation ist über die Nichtlinearität "Diagramm" möglich.

Anordnung der Stabendgelenke
Bei der Anordnung der Gelenke sollte darauf geachtet werden, dass diese nicht an beiden Stabenden in dieselbe Richtung definiert sind. Somit gibt es einen Zustand, in dem der Stab nicht ausreichend gelagert wird und das System bereits in den ersten Iterationen ausfällt. In solchem Fall sollte der Schlupf an nur einer Seite des Stabes definiert werden und die Größe des Schlupfes dementsprechend angepasst werden (siehe Bild 06).

Schlüsselwörter

Schlupf Verschiebung Instabilität

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