27536x
003045
2022-01-26

Instabilità

Il mio modello 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. Di seguito, è possibile trovare una possibile procedura per trovare la causa dell'instabilità.

1. Verifica della modellazione

Innanzitutto, è necessario verificare se il sistema è corretto per quanto riguarda la modellazione. Si consiglia di utilizzare gli strumenti di verifica del modello forniti da RFEM/RSTAB (Strumenti → Verifica modello). Ad esempio, queste opzioni consentono di trovare nodi identici e aste sovrapposte, in modo da poterli eliminare, se necessario.


Inoltre, è possibile calcolare la struttura soggetta a puro carico permanente in un caso di carico secondo la teoria del primo ordine, ad esempio. Se i risultati vengono visualizzati qui, la struttura relativa alla modellazione è stabile. In caso contrario, le cause più comuni sono elencate di seguito (vedere anche il video "Model Check" in "Download"):

  • Definizione errata dei vincoli esterni/mancanza di vincoli esterni
    Ciò può portare a instabilità poiché la struttura non è supportata in tutte le direzioni. Pertanto, le condizioni del vincolo esterno devono essere in equilibrio con il sistema strutturale e con le condizioni al contorno esterne. I sistemi staticamente indeterminati possono anche portare a calcoli interrotti a causa di condizioni al contorno insufficienti.



  • Torsione delle aste attorno al proprio asse
    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. Tuttavia, è necessario prestare attenzione all'avviso che appare all'avvio del calcolo.



  • Collegamento delle aste mancante
    Soprattutto nel caso di modelli grandi e complessi, può accadere facilmente che alcune aste non siano collegate tra loro e quindi "galleggino nell'aria". Inoltre, se si dimenticano le aste che si intersecano tra loro, anche questo può portare a instabilità. Una soluzione fornisce il controllo del modello di "Aste che si intersecano non collegate", che cerca le aste che si incrociano, ma non hanno un nodo comune nel punto di intersezione.



  • Nessun nodo comune
    I nodi si trovano apparentemente nella stessa posizione, ma a un esame più attento, si discostano leggermente l'uno dall'altro. Questo è spesso causato dalle importazioni CAD ed è possibile correggerlo utilizzando Controlla modello.



  • Formazione di una catena della cerniera
    Troppi vincoli esterni dell'asta su un nodo possono causare una catena di cerniere che porta all'interruzione del calcolo. 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. Verifica dell'irrigidimento

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. Problemi numerici

Un esempio è mostrato nell'immagine 08. 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. Esistono diversi modi per risolvere questo problema. È possibile applicare una precompressione (carico dell'asta) alle aste di trazione per "eliminare" le piccole forze di compressione, assegnare una rigidezza ridotta alle aste o rimuovere le aste una per una nel calcolo (vedere l'immagine 08).


4. Rilevamento delle cause di instabilità


  • Verifica automatica del modello con visualizzazione grafica dei risultati
    Per ottenere una rappresentazione grafica della causa dell'instabilità, è possibile utilizzare il modulo aggiuntivo RF-STABILITY (per RFEM 5) o l'add-on Stabilità della struttura (per RFEM 6). Seleziona "Calcola autovettore per modello instabile" (vedi Figura 09) o "Calcola senza carico per il controllo di instabilità per forma modale" per calcolare la struttura instabile. L'analisi degli autovalori viene eseguita sulla base dei dati strutturali in modo che l'instabilità del componente strutturale interessato venga visualizzata graficamente come risultato.



  • Problema di carico critico
    Se è possibile calcolare casi di carico o combinazioni di carico secondo l'analisi statica lineare e il calcolo inizia solo a partire dall'analisi del secondo ordine, c'è un problema di stabilità (coefficiente di carico critico inferiore a 1.00). Il coefficiente di carico critico indica quale coefficiente deve essere utilizzato per moltiplicare il carico in modo che il modello soggetto a un carico specifico diventi instabile (ad esempio, buckling). Ne segue: Un coefficiente di carico critico inferiore a 1,00 indica che la struttura è instabile. Solo un coefficiente di carico critico positivo maggiore di 1,00 indica che il carico dovuto alle forze assiali predefinite moltiplicato per questo coefficiente porta alla rottura per instabilità della struttura stabile. Per trovare il "punto debole", si consiglia il seguente approccio, che richiede l'add-on RF-STABILITY (RFEM 5), RSBUCK (RSTAB 8) o l'add-on Stabilità della struttura (RFEM 6/RSTAB 9) (vedi anche video). "Problema di carico critico" in "Download").

    Innanzitutto, è necessario ridurre il carico della combinazione di carico interessata fino a quando la combinazione di carico non diventa stabile. Il coefficiente di carico nei parametri di calcolo della combinazione di carico può essere d'aiuto. Ciò corrisponde anche alla determinazione manuale del coefficiente di carico critico se i moduli aggiuntivi o gli add-on sopra menzionati non sono disponibili. Per elementi strutturali puramente lineari, può essere sufficiente calcolare la combinazione di carico secondo l'analisi statica lineare e calcolarla direttamente nel modulo aggiuntivo o avere il carico critico determinato da esso. Utilizzando la modalità di instabilità grafica di questa combinazione di carico, è possibile trovare il "punto debole" nel sistema strutturale e adottare misure correttive. Per determinare i modi di rottura locali delle aste oltre alle forme modali globali, si consiglia di attivare la divisione dell'asta in RF-STABILITY (RFEM 5) o di impostare la divisione per le travature reticolari almeno su "2". Per l'add-on Stabilità della struttura (RFEM 6/RSTAB 9), è necessario verificare se le divisioni delle aste per le aste sono attivate.




Autore

Il signor Dlubal è responsabile per le attività operative e per le risorse umane tedesche. È anche attivo nel marketing e nelle vendite.

Link
Download