Domanda:
Il mio modello in RFEM 6/RSTAB 9 è instabile. Quale potrebbe essere la causa?
Risposta:
Un'interruzione di calcolo dovuta a un sistema instabile può avere diverse cause. Da un lato, può indicare un'instabilità "reale" dovuta al sovraccarico del sistema strutturale, ma dall'altro, le imprecisioni della modellazione possono anche essere responsabili di questo messaggio di errore. Hier haben wir mögliche Vorgehensweisen für Sie zusammengetragen, um die Ursache der Instabilität ausfindig zu machen.
1. Kontrolle der Modellierung
Überprüfen Sie zuerst, ob das System vonseiten der Modellierung in Ordnung ist. Hierfür bietet es sich an, die von RFEM6/RSTAB9 zur Verfügung gestellten Modellkontrollen (Extras → Modellkontrolle) zu verwenden. Mithilfe dieser Möglichkeiten können Sie beispielsweise identische Knoten und überlappende Stäbe finden und gegebenenfalls löschen.
Weiterhin kann man die Struktur z. B. unter reinem Eigengewicht in einem Lastfall nach Theorie 1. Ordnung berechnen. Se i risultati vengono visualizzati in seguito, la struttura relativa alla modellazione è stabile. Sollte dies nicht der Fall sein, finden Sie im Folgenden eine Auflistung der häufigsten Ursachen:
• Falsche Definition von Auflagern / Fehlen von Auflagern
Ciò può portare a instabilità poiché la struttura non è supportata in tutte le direzioni. Achten Sie deshalb darauf, dass die Lagerbedingungen sowohl mit dem System als auch mit den äußeren Randbedingungen im Gleichgewicht stehen. I sistemi staticamente indeterminati possono anche portare a calcoli interrotti a causa di condizioni al contorno insufficienti.
• Torsion von Stäben um die eigene Achse
Se le aste ruotano attorno al proprio asse, ovvero un'asta non è supportata attorno al proprio asse, può portare a instabilità. Questo è spesso causato dalle impostazioni dei vincoli interni delle aste. Quindi, può accadere che ci siano degli svincoli torsionali inseriti sia nel nodo iniziale che nel nodo finale.
• Fehlende Verbindung von Stäben
Finden Sie freischwebende Stäbe? Vor allem bei größeren und komplexeren Modellen passiert es leicht, dass einige Stäbe nicht miteinander verbunden sind und somit "in der Luft schweben". Auch das Vergessen von kreuzenden Stäben, die sich eigentlich miteinander schneiden sollten, kann zu Instabilitäten führen. Abhilfe schafft hier die Modellkontrolle "Kreuzende, nicht verbundene Stäbe", die nach Stäben sucht, die sich kreuzen, jedoch keinen gemeinsamen Knoten im Schnittpunkt aufweisen.
• Kein gemeinsamer Knoten
Sehen Sie genau hin. Hier liegen die Knoten augenscheinlich an selber Stelle, bei genauerer Betrachtung weichen diese jedoch minimal voneinander ab. Häufige Ursachen sind CAD-Importe, die Sie aber problemlos mithilfe der Modellkontrolle bereinigen können.
• Entstehen einer Gelenkkette
Aufgepasst bei Stabendgelenken: Zu viele davon an einem Knoten können eine Gelenkkette verursachen, die zum Berechnungsabbruch führt. Per ogni nodo, si possono definire solo n-1 cerniere con lo stesso grado di libertà rispetto al sistema di coordinate globale, dove "n" è il numero di aste collegate. Lo stesso vale per gli svincoli di linea.
2. Kontrolle der Aussteifung
Anche la mancanza di un irrigidimento, può portare all'interruzione del calcolo a causa di instabilità. Pertanto, è necessario verificare sempre se la struttura è sufficientemente irrigidita in tutte le direzioni.
3. Numerische Probleme
Zu diesem Punkt zeigen wir Ihnen folgendes Beispiel. È un telaio incernierato che è irrigidito da aste di trazione. A causa di accorciamenti dovuti ai carichi verticali, le aste di trazione ricevono delle piccole forze di compresione nel primo step di calcolo. Vengono rimossi dalla struttura (poiché solo la trazione può essere assorbita). Nella seconda fase di calcolo, il modello senza queste aste tese è instabile. Um dieses Problem zu lösen, haben Sie mehrere Möglichkeiten. Sie können den Zugstäben eine Vorspannung (Stablast) erteilen, um die kleinen Druckkräfte zu „eliminieren“, den Stäben eine kleine Steifigkeit zuweisen oder die Stäbe nacheinander in der Berechnung entfernen lassen.
Die Berechnungseinstellung ist in RSTAB 9 automatisiert, in RFEM 6 können Sie dies optional aktivieren.
4. Ursachenfindung einer Instabilität
• Automatische Modellkontrolle mit grafischer Ausgabe
Um eine grafische Darstellung der Ursache einer Instabilität zu erhalten, hilft Ihnen das Add-On Strukturstabilität für RFEM 6 / RSTAB 9 weiter:
Mit der Option "Berechnen ohne Belastung für Instabilitätsnachweis durch Eigenform" können Sie vermeintlich instabile Systeme berechnen. Es wird anhand der Strukturdaten eine Eigenwertanalyse durchgeführt, welche als Ergebnis die Instabilität des betroffenen Bauteils grafisch darstellt.
• Verzweigungsproblem
Lassen sich Lastfälle oder Lastkombinationen nach Theorie 1. Ordnung be...