1. Netzgröße
Die Netzgröße spielt eine entscheidende Rolle für die Genauigkeit einer nichtlinearen Analyse. In den meisten Fällen führt ein feineres Netz zu einer höheren Genauigkeit, da es die Geometrie und das Verhalten des Modells detaillierter erfassen kann. Allerdings erhöht sich dadurch auch der Rechenaufwand, da die Anzahl der Netzelemente steigt.
Daher ist es sinnvoll, ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Genauigkeit und Rechenzeit zu finden. Dies geschieht in der Regel durch die Durchführung einer Netzkonvergenz-Studie, die in diesem Knowledge-Base-Artikel näher erläutern wird:
2. Inkremente
In nichtlinearen Analysen kann die Aufbringung der Last in mehreren Laststufen die Qualität der Ergebnisse verbessern. Zudem hilft die Verwendung von Laststufen in der Regel bei Konvergenzproblemen, da die Anfälligkeit für Instabilitäten verringert wird. Allerdings erhöht sich dadurch auch der Rechenaufwand, da das Programm für jede einzelne Laststufe versucht, die Konvergenzschwelle zu erreichen.
Wenn Sie Probleme mit der Ergebnisqualität, der Konvergenz oder Instabilitäten feststellen, versuchen Sie es mit mehreren Laststufen. In den meisten Fällen sind drei bis fünf Laststufen ausreichend. In bestimmten Fällen, beispielsweise wenn das Lastniveau nahe am Verzweigungslastfaktor eines Modells liegt, kann es jedoch erforderlich sein, mehr Laststufen zu verwenden.
3. Berechnungsart (Theorie I./II./III. Ordnung)
Die Wahl der Berechnungsart beeinflusst die Art und Weise, wie das Modell auf Nichtlinearitäten reagiert, denn: Im Gegensatz zur geometrisch linearen Berechnung (Theorie I. Ordnung) berücksichtigen Berechnungen nach Theorie II. Ordnung (P-Δ-Effekte) und Theorie III. Ordnung (Große Verformungen) sekundäre Effekte infolge von Verformungen, welche das Verhalten von Nichtlinearitäten im Modell beeinflussen können.
Im Allgemeinen verbessert die Erhöhung der Berechnungsordnung die Qualität und Genauigkeit der Ergebnisse. Allerdings erhöht sie auch den Rechenaufwand und kann Konvergenz- oder Instabilitätsprobleme verursachen, die behoben werden müssen – beispielsweise durch die Anpassung der Eigenschaften von Bauteil-Nichtlinearitäten oder durch die Verwendung mehrerer Laststufen.
4. Behandlung von nichtlinearen Stäben
Stäbe mit einem nichtlinearen Steifigkeitstyp, wie z. B. Zug- oder Druckstäbe, die während einer Berechnung ausfallen können, erfordern unter Umständen eine spezielle Behandlung während des Rechenlaufs, um Instabilitäten zu vermeiden.
Weitere Einzelheiten finden Sie im folgenden Knowledge Base-Artikel:
5. Konvergenzkriterien
Konvergenzkriterien definieren die Bedingungen, unter denen der iterative Löser (Solver) die Berechnung beendet.
Obwohl diese Kriterien in der Regel nicht geändert werden müssen, können sie als Werkzeug verwendet werden, um die Qualität der Ergebnisse zu beurteilen. Bitte beachten Sie, dass diese Kriterien hauptsächlich zu Testzwecken angepasst werden sollten.
Weitere Informationen zu diesen Einstellungen finden Sie hier im Online-Handbuch:
Fazit
Nichtlineare Analysen reagieren empfindlich auf eine Vielzahl von Einstellungen, die erhebliche Auswirkungen auf die Ergebnisse und die Berechnungsstabilität haben können. Da diese stark vom Modell und den Belastungsbedingungen abhängen, kann Versuch und Irrtum (Trial-and-Error) angewendet werden, um die am besten geeigneten Einstellungen zu finden. Um diesen Prozess zu erleichtern, wird dringend empfohlen, Nichtlinearitäten schrittweise in das Modell zu integrieren. Auf diese Weise ist es wesentlich einfacher, Probleme zu bewältigen, die durch das Hinzufügen von Nichtlinearitäten entstehen.