Incrementos de carga para cálculos iterativos
Al realizar un análisis para un sistema "sensible" cercano al fallo de estabilidad, a menudo es difícil encontrar el equilibrio. Por lo tanto, el programa ofrece la opción de aplicar la carga gradualmente: Por ejemplo, si se especifican dos incrementos de carga, se aplica la mitad de la carga en el primer paso. Las iteraciones se llevan a cabo cuando se encuentre el equilibrio. Luego, en el segundo paso, se aplica la carga completa al sistema ya deformado y las iteraciones se ejecutan de nuevo hasta que se alcance un sistema de equilibrio. De este modo, se evitan las interrupciones del cálculo debidas a inestabilidades. Die Berechnung über Laststufen ist zwangsläufig mit einem erhöhten Zeitbedarf verbunden. Laststufen können sowohl global als auch spezifisch für Lastfälle und Lastkombinationen vorgesehen werden.
RFEM bietet auch die Möglichkeit an, die Ergebnisse der einzelnen Laststufen während der Berechnung zu speichern. Die entsprechende Einstellung ist im Register "Berechnungsparameter" des Lastfalls oder der Lastkombination vorzunehmen. Por ejemplo, se muestran las distribuciones de fuerza y momento teniendo en cuenta los efectos no lineales, lo que puede llevar a diferentes redistribuciones en el modelo.
Dieser Fachbeitrag stellt drei einfache Beispiele für iterative Berechnungen vor, die die schrittweise Entwicklung der Ergebnisse unter steigenden Lastniveaus veranschaulichen.
Muelle con límite
Ein druckbelasteter Teleskopstab wird durch zwei Rohre abgebildet, deren Verschiebung über eine zwischengeschaltete Feder gesteuert wird. Se define la rigidez axil del muelle y su limitación de la deformación o esfuerzo en el cuadro de diálogo «Editar parámetros para la barra de tipo "Muelle"». Im Beispielmodell wird keine Druckkraft mehr kompensiert, wenn eine Stauchung von 45 cm erreicht ist.
La carga en el nudo se aplica en los cinco incrementos de carga. El cálculo se lleva a cabo según el análisis estático lineal. Bei 20 % und 40 % der Last liegt die Verformung der Feder mit 20 cm und 40 cm im wirksamen Arbeitsbereich. Der obere Stab verschiebt sich entsprechend nach unten. Wird die Last auf 60 %, 80 % und schließlich 100 % gesteigert, stellt sich ab dem Federweg von 45 cm kein weiterer Verformungszuwachs ein. La deformación de la barra superior permanece constante. Las pequeñas diferencias en las posiciones decimales resultan del acortamiento de las barras del tubo.
Pórtico con las diagonales limitadas en los esfuerzos axiles y apoyos con deslizamiento
Una pórtico se refuerza mediante diagonales de cruce. La resistencia al esfuerzo axil de la sección L pretensada se controla mediante un criterio de fluencia: sólo se pueden absorber las fuerzas de compresión de hasta 2 kN y los esfuerzos de tracción de hasta 20 kN. Los esfuerzos fuera de este intervalo incrementan la deformación sin absorber ningún esfuerzo extra.
Zusätzlich ist ein nichtlinear wirkendes Horizontallager mit Schlupf an einer Rahmenecke vorgesehen, das eine angrenzende Wand abbildet. Sólo actúa para fuerzas de compresión tan pronto como se da el desplazamiento horizontal del nudo de 1 cm.
La carga en el nudo se aplica en los cinco incrementos de carga. El cálculo se ejecuta según el análisis de segundo orden. Bei einem Lastniveau von 20 % ist eine Diagonale ausreichend, um die Knotenlast über eine Druckkraft im System zu verlagern. Bei 40 % der Last stellt sich zusätzlich in der zweiten Diagonale eine Zugkraft ein. Ambas diagonales ya muestran un comportamiento de fluencia. Sin embargo, son suficientes para estabilizar el sistema sin el apoyo horizontal. Dieses Lager ist erst ab 60 % der Last wirksam.
En los otros incrementos de carga, los efectos de redistribución están completos. Am nunmehr gelagerten Knoten in der Rahmenecke stellt sich (unter Berücksichtigung des Z-Anteils) eine Gesamtverformung von 10.01 mm ein.
Während der Berechnung wird der Verlauf der Verformungen (Standard) in den einzelnen Laststufen als Diagramm dargestellt. Si las deformaciones se encuentran en un intervalo tolerable, la barra es verde. Ein roter Balken bedeutet in den meisten Fällen, dass zu große Verdrehungen (0.1 rad oder mehr) vorliegen. Die Berechnungsdiagramme sind auch nach der Berechnung im Dialog "Berechnungsparameter", Register "Berechnungsdiagramme" für eine detaillierte Auswertung zugänglich.
Unión de pórtico con comportamiento plástico del material
Se aplica una carga vertical sobre un pórtico tubular de acero. Esta área se ha modelado mediante intersecciones de superficies para el análisis plástico de un pórtico. Las superficies tienen un comportamiento plástico del material isótropo: cuando se alcanza la tensión de fluencia de 235 N/mm², la tracción no puede continuar incrementándose.
Se requiere el módulo adicional RF-MAT NL para analizar el comportamiento no lineal del material. Se aplican de nuevo cinco incrementos de carga. Los resultados de las tensiones equivalentes muestran el progreso de la plastificación en los niveles de carga individuales. Para evaluar el análisis plástico, se debe seleccionar la distribución de tensión "Constante en elementos" (ver también Base de datos de conocimientos: Opciones de suavizado).
Conclusión
In diesem Beitrag wurden einige einfache Beispiele für die Berechnung mit Laststufen vorgestellt. Básicamente, este enfoque es apropiado para sistemas delicados o si se consideran grandes deformaciones, pero también se puede usar para análisis específicos del comportamiento de la estructura respecto a los efectos no lineales o por redistribuciones.
Cuando se ejecuta un cálculo no lineal, es necesario que haya un número suficientemente alto de iteraciones. Si no surge una convergencia dentro de este límite, se mostrará un mensaje apropiado al final del cálculo. Posteriormente se puede acceder a los resultados del análisis incompleto para identificar los problemas o ajustar los parámetros de cálculo.
Los gráficos de resultados de los incrementos de carga individuales se pueden documentar en el informe y, después, se puede usar para una comprensión mejor del análisis estructural.