Dla analizy statycznej ( SA ) określane są zasady, według których obliczane są przypadki obciążeń i kombinacje obciążeń. Domyślnie ustawione są trzy standardowe typy analizy.
Podstawowe
Zakładka Główne umożliwia zarządzanie ustawieniami dla analizy statyczno-wytrzymałościowej i podstawowych parametrów obliczeniowych.
Typ analizy
W tej sekcji okna dialogowego można wybrać teorię obliczeń, według której analizowane są przypadki obciążeń i kombinacje obciążeń. Na liście „Typ analizy” do wyboru dostępne są trzy podejścia.
Geometrycznie liniowa
W przypadku obliczeń zgodnie z geometryczną analizą liniową (pierwszego rzędu) równowaga jest analizowana na nieodkształconym układzie konstrukcyjnym. Analiza liniowa jest przeprowadzana, ponieważ obliczenia nie są uwzględniane w odkształceniach elementów.
Przypadki obciążeń są domyślnie obliczane zgodnie z geometrycznie liniową analizą.
Drugi rząd (P-Δ)
W „konstrukcyjnej” analizie drugiego rzędu równowaga jest określana na odkształconym układzie konstrukcyjnym. Przyjmuje się przy tym, że deformacje są niewielkie. Siły osiowe w układzie mają wpływ na wzrost momentów zginających. Analiza ta ma zatem zastosowanie, gdy siły osiowe są znacznie większe niż siły tnące.
Kombinacje obciążeń są domyślnie obliczane nieliniowo, zgodnie z analizą drugiego rzędu.
Duże deformacje
Analiza dużych deformacji (trzeciego rzędu lub teoria dużych deformacji) uwzględnia w obliczeniach siły podłużne i poprzeczne. Po każdym kroku iteracji tworzona jest macierz sztywności odkształconego układu. Obciążenia zachowują pierwotnie zdefiniowany kierunek działania, gdy pręty są skręcone.
Jeżeli model zawiera pręty kablowe, domyślnie ustawione są obliczenia według analizy dużych deformacji.
Metoda iteracyjna dla analizy nieliniowej
Do rozwiązywania nieliniowego algebraicznego układu równań według drugiego rzędu i analizy dużych deformacji, stosowana jest metoda Newtona-Raphsona.
Newton-Raphson
Nieliniowy układ równań rozwiązywany jest numerycznie metodą iteracyjnych przybliżeń przy użyciu stycznych. Styczna macierz sztywności jest określana jako funkcja aktualnego stanu odkształcenia; jest ona odwracana w każdym cyklu iteracji. Metoda ta w większości przypadków pozwala uzyskać szybką zbieżność (kwadratową).
Metoda Newtona-Raphsona z analizą postkrytyczną
Aby rozwiązać problemy analizy postkrytycznej według analizy dużych deformacji, należy przezwyciężyć pewną niestateczność. Jeżeli występuje niestateczność, a macierz sztywności nie może zostać odwrócona, program wykorzystuje macierz sztywności z ostatniego stabilnego kroku iteracji. Program kontynuuje obliczenia przy użyciu tej macierzy do momentu ponownego osiągnięcia zakresu stateczności.
Elementy sterujące dla analizy nieliniowej
Opcja "Maksymalna liczba iteracji" określa największą liczbę przebiegów obliczeniowych dla analizy drugiego rzędu lub analizy dużych deformacji, a także w przypadku obiektów działających nieliniowo. Kiedy obliczenia osiągną wartość graniczną bez osiągnięcia stanu równowagi, pojawi się odpowiedni komunikat. Następnie możesz zdecydować, czy chcesz wyświetlić wyniki.
"Liczba przyrostów obciążenia" jest istotna dla obliczeń według drugiego rzędu lub według analizy dużych odkształceń. Podczas uwzględniania dużych deformacji znalezienie równowagi jest często trudne. Niestateczności można uniknąć, przykładając obciążenie w kilku krokach. Jeżeli na przykład zostaną określone dwa przyrosty obciążenia, w pierwszym kroku zostanie przyłożona połowa obciążenia. Iteracje przeprowadzane są do momentu osiągnięcia stanu równowagi. Następnie, w drugim kroku, do już odkształconego układu przykładane jest pełne obciążenie i powtarzane są iteracje, aż do osiągnięcia stanu równowagi.
Opcje I
W tej sekcji okna dialogowego można aktywować różne "ustawienia specjalne", aby manipulować obliczeniami według drugiego rzędu lub według analizy dużych odkształceń.
Zmień domyślne ustawienia dokładności i tolerancji
Po zaznaczeniu pola wyboru "Modyfikować standardowe ustawienia dokładności i tolerancji" w oknie dialogowym zostaje dodana zakładka Dokładność i tolerancja. W oknie tym można dostosować kryteria zbieżności.
Ignoruj wszystkie nieliniowości
Za pomocą pola wyboru 'Ignoruj wszystkie nieliniowości' można dezaktywować nieliniowe właściwości elementów do obliczeń. Na przykład pręty rozciągane pozostają w modelu, gdy wystąpią siły ściskające. Właściwości nieliniowe należy wyłączyć tylko w celach testowych; na przykład, aby znaleźć przyczynę niestateczności. Czasami za przerwanie obliczeń odpowiedzialne są błędnie zdefiniowane kryteria uszkodzenia.
Opcje II
Modyfikuj obciążenie za pomocą mnożnika
Po zaznaczeniu tego pola wyboru można zdefiniować współczynnik k, przez który mają być pomnożone wszystkie obciążenia.
Starsze normy zawierają wymóg globalnego mnożenia obciążeń przez określony współczynnik w celu zwiększenia efektów według teorii II rzędu dla obliczeń stateczności. Z kolei wymiarowanie konstrukcji należy przeprowadzać z obciążeniami charakterystycznymi. Oba warunki można spełnić, wprowadzając współczynnik większy niż 1 i aktywując pole wyboru "Podziel wyniki według współczynnika obciążenia".
W przypadku obliczeń według obowiązujących norm, obciążenia nie należy edytować za pomocą współczynników. Zamiast tego podczas superpozycji w sytuacjach obliczeniowych należy uwzględniać częściowe współczynniki bezpieczeństwa i współczynniki kombinacji.
Uwzględnij korzystne oddziaływanie sił rozciągającychw prętach
Siły rozciągające mają korzystny wpływ na wstępnie odkształcony układ konstrukcyjny. W ten sposób odkształcenie jest zredukowane, a konstrukcja stabilizowana. Zazwyczaj wykorzystujemy ten efekt w obliczeniach według analizy drugiego rzędu i analizy dużych deformacji; na przykład w przypadku hal stężonych lub ogólnych konstrukcji poddanych zginaniu. W przypadku belek usztywnionych od dołu (belki z prętami usztywniającymi lub kablami) odciążenie spowodowane siłami rozciągającymi może powodować niepożądaną redukcję odkształceń i sił wewnętrznych.
Przemieszczenia od obciążenia pręta typu "Ciśnienie wewnętrzne rury"
To pole wyboru jest odpowiednie dla obciążenia pręta zwanego ciśnieniem wewnętrznym rury. Tak zwany efekt Bourdona opisuje tendencję wygiętej rurki do prostowania się pod wpływem ciśnienia. Zarówno naprężenia obwodowe, jak i naprężenia osiowe wywołane ciśnieniem wewnętrznym prowadzą do odkształcenia podłużnego rury, biorąc pod uwagę sztywność materiału i odkształcenie poprzeczne.
Ten artykuł techniczny przedstawia przykład obliczania ciśnienia wewnętrznego rur.
Zapisz wyniki wszystkich przyrostów obciążenia
Jeżeli obciążenie jest przyłożone przyrostowo (patrz Elementy sterujące dla analizy nieliniowej), za pomocą tego pola wyboru można wymusić wyświetlenie wyników pośrednich w celu sprawdzenia wyników dla poszczególnych przyrostów obciążenia.
Ustawienia podstawowe
Zakładka Ustawienia podstawowe umożliwia zarządzanie ustawieniami podstawowymi dla obliczeń.
Stosunek obciążeń stałych
Pole wyboru 'Określ dla kombinacji obciążeń' umożliwia określenie stopnia wykorzystania obciążenia działającego stale w kombinacji obciążeń. W tym celu należy wybrać kombinację obciążeń z listy lub utworzyć nową kombinację za pomocą przycisku
. Następnie na liście "Porównaj wartość wyników" można zdefiniować stopnie wykorzystania, które mają wpływ statyczny lub zmienny.
W obliczeniach można przyjąć, że stosunek obciążenia stałego jest zgodny z normami.
Ustawienia metody iteracyjnej
Pola wyboru w tej sekcji okna dialogowego są istotne dla analizy 'Drugiego rzędu (P-Δ)'.
Odnieś siły wewnętrzne do odkształconej konstrukcji
Siły wewnętrzne prętów są zazwyczaj przedstawiane w odniesieniu do zmodyfikowanego położenia układów współrzędnych pręta, które występuje w odkształconym układzie. Jeżeli wyniki mają odnosić się do nieodkształconego układu początkowego, można zdefiniować odpowiednie siły wewnętrzne pręta, odznaczając odpowiednie pola wyboru.
Konwersja masy na obciążenie
Obciążenia mogą być definiowane nie tylko jako siły i momenty, ale również w postaci mas. Jednak masy nie mają wpływu na analizę statyczno-wytrzymałościową. W celu ich uwzględnienia należy zaznaczyć pole wyboru 'Masa aktywna'. Następnie należy wprowadzić "Współczynnik w kierunku", aby opisać wpływ masy. W ten sposób masy są przekształcane na siły przed rozpoczęciem obliczeń i są uwzględniane przy określaniu sił wewnętrznych i momentów.
Przycisk
umożliwia przełączanie między wprowadzaniem współczynnika masy a bezpośrednim wprowadzaniem przyspieszenia. Nazwy pól wprowadzania są odpowiednio dostosowywane.
Dokładność i tolerancja
Zakładka Dokładność i tolerancja umożliwia wpływ na parametry zbieżności obliczeń. Ustawienia domyślne należy zmieniać tylko w wyjątkowych przypadkach.
Dokładność kryterium zbieżności dla obliczeń nieliniowych
Jeżeli działają efekty nieliniowe lub efekt drugiego rzędu lub analizy dużych deformacji, na obliczenia można wpływać za pomocą kryteriów zbieżności.
Zmiana sił osiowych dwóch ostatnich iteracji jest porównywana w poszczególnych prętach. Gdy zmiana ta osiągnie określony ułamek maksymalnej siły osiowej, obliczenia zostaną zakończone. Podczas iteracji może się jednak zdarzyć, że siły osiowe oscylują między dwiema wartościami. Można temu zapobiec, dostosowując „czułość”.
Dokładność wpływa również na kryterium zbieżności dla zmian odkształceń podczas obliczeń według analizy dużych deformacji, w których uwzględniane są nieliniowości geometryczne. Domyślna wartość to 1,00. Minimalny współczynnik wynosi 0,01, a maksymalna 100,00. Im mniejsza wartość jest ustawiona, tym składnik zbieżności musi być bliższy składnikowi porównawczemu. Dokładność wyników zostaje odpowiednio zwiększona.