Un'impostazione dell'analisi statica ( SA ) specifica le regole in base alle quali vengono calcolati i casi di carico e le combinazioni di carico. Sono preimpostati tre tipi di analisi standard.
Base
La scheda Principale gestisce le impostazioni per l'analisi strutturale e i parametri di calcolo elementari.
Tipo di analisi
Questa sezione di dialogo controlla la teoria di calcolo in base alla quale vengono analizzati i casi di carico e le combinazioni di carico. Nell'elenco "Tipo di analisi", sono disponibili tre approcci per la selezione.
Geometricamente lineare
Quando si calcola secondo l'analisi geometricamente lineare (primo ordine), l'equilibrio viene analizzato su un sistema strutturale indeformato. Viene eseguita un'analisi lineare perché le deformazioni dei componenti non sono incluse nel calcolo.
I casi di carico sono calcolati secondo l'analisi geometricamente lineare per impostazione predefinita.
Secondo ordine (P-Δ)
Nell'analisi "strutturale" del secondo ordine, l'equilibrio è determinato su un sistema strutturale deformato. Si presuppone che gli spostamenti generalizzati siano piccoli. Le forze assiali nel sistema hanno un impatto sull'aumento dei momenti flettenti. Pertanto, questa analisi ha effetto quando le forze assiali sono significativamente maggiori delle forze di taglio.
Le combinazioni di carico sono calcolate in modo non lineare per impostazione predefinita secondo l'analisi del secondo ordine.
Grandi spostamenti
L'analisi a grandi spostamenti (terzo ordine o teoria delle grandi deformazioni) considera le forze longitudinali e trasversali nel calcolo. Dopo ogni fase di iterazione, viene creata la matrice di rigidezza di un sistema deformato. I carichi mantengono la loro direzione d'azione originariamente definita quando le aste sono attorcigliate.
Se il modello include aste in fune, il calcolo secondo l'analisi a grandi spostamenti è preimpostato.
Metodo iterativo per analisi non-lineare
Per risolvere il sistema algebrico di equazioni non lineare secondo il secondo ordine e analisi a grandi spostamenti, viene utilizzato il metodo di Newton-Raphson.
Newton-Raphson
Il sistema di equazioni non lineari si risolve numericamente utilizzando delle approssimazioni iterative alle tangenti. La matrice di rigidezza tangenziale è determinata in funzione dello stato di deformazione corrente; è invertito in ogni ciclo di iterazioni. Nella maggior parte dei casi, si raggiunge velocemente una convergenza (quadratica).
Newton-Raphson con analisi post-critica
Per risolvere i problemi dell'analisi postcritica secondo l'analisi a grandi spostamenti, è necessario superare una certa instabilità. Se è disponibile un'instabilità e la matrice di rigidezza non può essere invertita, viene utilizzata la matrice di rigidezza dell'ultimo passaggio di iterazione stabile. Questa matrice viene utilizzata per ulteriori calcoli fino al raggiungimento dell'intervallo di stabilità.
Controlli per l'analisi non-lineare
Il "Numero massimo di iterazioni" definisce il numero più alto di esecuzioni di calcoli per un'analisi secondo il secondo ordine o analisi di grandi spostamenti, nonché per oggetti ad azione non lineare. Quando il calcolo raggiunge il limite senza raggiungere un equilibrio, appare un messaggio corrispondente. Quindi, è possibile decidere se si desidera visualizzare i risultati.
Il "Numero di incrementi di carico" è rilevante per i calcoli secondo il secondo ordine o analisi a grandi spostamenti. L'individuazione dell'equilibrio è spesso difficile quando si considerano grandi spostamenti generalizzati. Le instabilità possono essere evitate applicando il carico in diversi passaggi. Ad esempio, se si specificano due incrementi di carico, la metà del carico sarà applicata nella prima fase. Le iterazione saranno effettuate fino a quando non si raggiungerà l'equilibrio. Quindi, nella seconda fase, il carico completo viene applicato al sistema già deformato e le iterazioni vengono eseguite di nuovo fino al raggiungimento dell'equilibrio.
Opzioni I
In questa sezione di dialogo, è possibile attivare varie "impostazioni speciali" per manipolare i calcoli secondo il secondo ordine o analisi a grandi spostamenti.
Modifica impostazioni standard di precisione e tolleranza
Quando si seleziona la casella di controllo "Modifica impostazioni di precisione e tolleranza standard", la scheda Precisione e tolleranza viene aggiunta alla finestra di dialogo. Lì, è possibile modificare i criteri di convergenza.
Ignora tutte le non linearità
Con la casella di controllo "Ignora tutte le non linearità", è possibile disattivare le proprietà non lineari degli elementi per il calcolo. Le aste in trazione, ad esempio, rimangono nel modello ogni volta che si verificano forze di compressione. Tuttavia, è necessario sopprimere le proprietà non lineari solo a scopo di verifica; ad esempio, per trovare la causa di un'instabilità. I criteri di errore definiti in modo errato sono talvolta responsabili di interruzioni nel calcolo.
Opzioni II
Modifica carico con coefficiente moltiplicativo
Dopo aver spuntato la casella di controllo, è possibile definire un coefficiente k per il quale devono essere moltiplicati tutti i carichi.
Le norme più vecchie avevano come obiettivo quello di moltiplicare i carichi globalmente per un determinato coefficiente per aumentare gli effetti secondo l'analisi del secondo ordine per progetti di stabilità. D'altro canto, il progetto deve essere effettuato con i carichi caratteristici. Entrambi i requisiti possono essere soddisfatti inserendo un coefficiente maggiore di 1 e attivando la casella di controllo "Dividi i risultati per coefficiente di carico".
Per le analisi secondo le norme attuali, il carico non dovrebbe essere modificato tramite coefficienti. Invece, i coefficienti di sicurezza parziale e di combinazione devono essere presi in considerazione per la sovrapposizione nelle situazioni di progetto.
Considera effetto favorevole dovuto alla trazione nelle aste
Le forze di trazione hanno un effetto favorevole su sistemi strutturali pre-deformati. Pertanto, la deformazione è ridotta e la struttura è stabilizzata. Di solito, beneficiamo di questo effetto nei calcoli secondo l'analisi del secondo ordine e di grandi spostamenti; ad esempio, per capannoni con controventi o strutture generali soggette a flessione. Lo scarico dovuto agli effetti della forza di trazione per travi reticolari dal basso (travi con tiranti o funi di supporto) può comportare una riduzione indesiderata degli spostamenti generalizzati e delle forze interne.
Spostamenti dovuti al carico dell'asta del tipo "Pressione interna del tubo".
La casella di controllo è rilevante per il carico dell'asta chiamato pressione interna del tubo. L'effetto Bourdon descrive lo sforzo di un tubo piegato a raddrizzarsi sotto l'influenza della pressione. Sia le tensioni perimetrali che le tensioni assiali causate dal carico di pressione interno portano alla deformazione longitudinale del tubo, considerando la rigidezza del materiale e la deformazione trasversale.
Vedi questo Articolo tecnico che descrive un esempio di come viene calcolata la pressione interna dei tubi.
Salva risultati di tutti gli incrementi di carico
Se il carico viene applicato in modo incrementale (vedi Controlli per l'analisi non lineare), è possibile utilizzare questa casella di controllo per forzare l'output dei risultati intermedi al fine di verificare i risultati dei singoli incrementi di carico.
Impostazioni base
La scheda Impostazioni di base gestisce le specifiche di base per il calcolo.
Rapporto del carico permanente
La casella di controllo "Determina per combinazioni di carico" offre la possibilità di determinare il rapporto di un carico permanente in una combinazione di carico. Selezionare la combinazione di carico nell'elenco o creare una nuova combinazione di carico con il pulsante
. Quindi, nell'elenco "Confronta valore del risultato", è possibile definire i rapporti che hanno un effetto statico o variabile.
Il rapporto del carico permanente può essere considerato conforme alle norme nella verifica.
Impostazioni del metodo iterativo
Le caselle di controllo in questa sezione di dialogo sono importanti per l'analisi "Secondo ordine (P-Δ)".
Riferisci le forze interne alla struttura deformata
Le forze interne delle aste vengono solitamente emesse in relazione alla posizione modificata dei sistemi di coordinate dell'asta che è presente nel sistema deformato. Se si desidera che l'output si riferisca al sistema iniziale non deformato, è possibile definire le forze interne dell'asta rilevanti e i momenti disattivando le caselle di controllo corrispondenti.
Conversione della massa in carico
I carichi possono essere definiti non solo come forze e momenti, ma anche sotto forma di masse. Tuttavia, le masse non hanno alcun effetto nell'analisi strutturale. Se si desidera considerarli, selezionare la casella di controllo "Massa attiva". Quindi, inserire il "Coefficiente in direzione" per descrivere l'effetto della massa. Pertanto, le masse vengono convertite in forze prima dell'inizio del calcolo e sono incluse nella determinazione delle forze interne e dei momenti.
Utilizzare il pulsante
per passare dall'immissione del coefficiente di massa all'immissione diretta dell'accelerazione. Il nome dei campi di input viene modificato di conseguenza.
Precisione e tolleranza
La scheda Precisione e tolleranza consente di influenzare i parametri di convergenza del calcolo. Tuttavia, è necessario modificare le impostazioni predefinite solo in casi eccezionali.
Precisione del criterio di convergenza del calcolo non-lineare
Se agiscono effetti non lineari o se del secondo ordine o viene eseguita un'analisi a grandi spostamenti, il calcolo può essere influenzato mediante criteri di convergenza.
Il cambiamento delle forze assiali delle ultime due iterazioni è messo a confronto asta per asta. Non appena la modifica raggiunge il valore di un numero frazionale specifico della forza massima assiale, il calcolo si arresta. Tuttavia, durante le iterazioni può accadere che le forze assiali oscillino tra due valori. È possibile prevenire questo effetto pendolo regolando la "sensibilità".
La precisione influenza anche il criterio di convergenza per le variazioni di deformazione nei calcoli eseguiti secondo l'analisi a grandi spostamenti, dove sono considerate le non linearità geometriche. Il valore predefinito è 1.00. Il coefficiente minimo è 0.01, il valore massimo 100.00. Più piccolo è il valore, più vicino deve essere il termine di convergenza al termine di confronto. La precisione del risultato è aumentata di conseguenza.