Iteracyjne obliczanie RFEM z przyrostami obciążenia

Artykuł o tematyce technicznej

Obliczenia w RFEM są zwykle przeprowadzane w kilku krokach obliczeniowych, tak zwanych iteracjach. Następnie można rozważyć szczególne cechy modelu, takie jak obiekty z funkcjami nieliniowymi. Ponadto, korzystając z obliczeń iteracyjnych, uwzględnia się efekty nieliniowe, które wynikają ze zmian deformacji i sił wewnętrznych w przypadku analizy drugiego rzędu lub przy rozważaniu dużych deformacji (teoria kabla). W przypadku modeli złożonych geometryczne obliczenia liniowe zwykle nie są wystarczające.

Przyrosty obciążenia dla obliczeń iteracyjnych

Podczas przeprowadzania analizy systemu „czułego” bliskiego awarii stabilności często trudno jest znaleźć równowagę. Dlatego program oferuje opcję stopniowego zastosowania obciążenia: Na przykład, jeśli określono dwa przyrosty obciążenia, połowa obciążenia zostanie zastosowana w pierwszym kroku. Iteracje przeprowadza się aż do znalezienia równowagi. Następnie, w drugim kroku, całkowite obciążenie jest przykładane do już zdeformowanego systemu, a iteracje są uruchamiane ponownie, aż do osiągnięcia stanu równowagi. W ten sposób unika się przerw w obliczeniach z powodu niestabilności. Obliczenia za pomocą przyrostów obciążenia mają nieuchronnie niekorzystny wpływ na czas obliczeniowy. Możesz definiować przyrosty obciążenia globalnie, jak również specyficzne dla przypadków obciążeń i kombinacji obciążeń.

Program RFEM oferuje również opcję zapisywania wyników poszczególnych przyrostów obciążenia podczas obliczeń. Wybierz żądane ustawienie w oknie dialogowym „Parametry obliczeń” przypadku obciążenia lub kombinacji obciążeń. Wyświetla na przykład rozkład sił i momentów z uwzględnieniem efektów nieliniowych, co może prowadzić do wyraźnej redystrybucji w modelu.

Rysunek 01 - Opcja „Zapisz wyniki wszystkich przyrostów obciążenia”

Ten artykuł techniczny pokazuje trzy proste przykłady iteracyjnych obliczeń, które ilustrują stopniowy rozwój wyników pod rosnącym poziomem obciążenia.

Wiosna z limitem

Pręt teleskopowy poddawany ściskaniu jest reprezentowany przez dwie rury, a ich przemieszczenia są kontrolowane przez sprężynę jako pośrednik. Zdefiniuj sztywność osiową sprężyny i ograniczenie deformacji lub siły w oknie dialogowym „Edytuj parametry dla typu elementu„ Wiosna ””. W przykładzie siła ściskająca nie jest już kompensowana, jeśli osiągnięte zostanie skrócenie 45 cm.

Rysunek 02 - Model ze sprężyną typu pręta

Obciążenie węzłowe jest przykładane w pięciu przyrostach obciążenia. Obliczenia przeprowadza się zgodnie z liniową analizą statyczną. Przy 20% i 40% obciążenia odkształcenie sprężyny o 20 cm i 40 cm znajduje się w efektywnym obszarze roboczym. Górny człon jest odpowiednio przesuwany w dół. Jeśli obciążenie zostanie zwiększone do 60%, 80% i na koniec 100%, odkształcenie nie wzrasta już przy ugięciu sprężyny większym niż 45 cm. Odkształcenie górnego członu pozostaje stałe. Drobne różnice w miejscach dziesiętnych wynikają ze skrócenia elementów rurowych.

Rysunek 03 - Odkształcenia pręta ux przyrostów pięciu obciążeń

Rama z Diagonals Limited w Axial Force i wsporniki z Slippage

Rama jest usztywniona za pomocą przecinających się przekątnych. Wytrzymałość osiowa wstępnie naprężonych sekcji L jest kontrolowana przez kryterium wydajności: Mogą być pochłaniane tylko siły ściskające do 2 kN i siły rozciągające do 20 kN. Siły spoza tego zakresu zwiększają obciążenie bez absorbowania dodatkowych sił.

Rysunek 04 - Przekątne z właściwościami plastyczności

Ponadto nieliniowo działająca pozioma podpora z poślizgiem jest określona na jednym połączeniu ramy, które reprezentuje sąsiednią ścianę. Działa tylko na siły ściskające, gdy tylko wystąpi poziome przemieszczenie węzłowe 1 cm.

Rysunek 05 - Wsparcie z Slippage

Obciążenie węzłowe jest przykładane ponownie w pięciu przyrostach obciążenia. Obliczenia wykonywane są zgodnie z analizą drugiego rzędu. W przypadku poziomu obciążenia 20% jedna przekątna jest wystarczająca do przemieszczenia obciążenia węzłowego za pomocą siły ściskającej w systemie. W przypadku 40% obciążenia na drugiej przekątnej występuje dodatkowo siła naciągu. Oba przekątne już wykazują zachowanie plonujące. Są one jednak wystarczające, aby ustabilizować system bez poziomej podpory. To wsparcie działa tylko od 60% obciążenia.

Rysunek 06 - Siły osiowe i reakcje wsparcia pierwszych czterech przyrostów obciążenia

W pozostałych przyrostach obciążenia efekty redystrybucji są zakończone. W węźle, który jest teraz podparty w złączu ramy, występuje całkowite odkształcenie 10,01 mm (biorąc pod uwagę stosunek Z).

Rysunek 07 - Odkształcenia i reakcje podporowe przyrostu ostatniego obciążenia

Podczas obliczania rozkład deformacji (domyślnie) w poszczególnych przyrostach obciążenia jest wyświetlany jako diagram. Jeśli odkształcenia są w tolerowanym zakresie, pasek jest zielony. Czerwony słupek oznacza w większości przypadków zbyt duże obroty (0,1 rad lub więcej). Diagramy obliczeniowe można uzyskać po obliczeniu w oknie dialogowym „Parametry obliczeń”, zakładka „Diagramy obliczeń”, aby uzyskać szczegółową ocenę.

Rysunek 08 - Schemat obliczeniowy

Połączenie ramy z zachowaniem materiału z tworzywa sztucznego

Rama wykonana ze stali rurowej jest obciążona obciążeniem pionowym. Obszar ten jest modelowany za pomocą przecięć powierzchniowych do analizy plastycznej złącza ramy. Powierzchnie mają zachowanie izotropowego tworzywa sztucznego: Po osiągnięciu granicy plastyczności 235 N / mm², stres nie może dalej wzrastać.

Moduł dodatkowy RF-MAT NL jest wymagany do analizy nieliniowego zachowania materiału. Ponownie stosuje się pięć przyrostów obciążenia. Wyniki naprężeń równoważnych pokazują postęp uplastyczniania na poszczególnych poziomach obciążenia. Do oceny analizy plastycznej należy wybrać przebieg napięć „Stałe w elementach” (patrz także Baza wiedzy: Wygładzanie wariantów).

Rysunek 09 - Plastyfikacja materiału w pięciu przyrostach obciążenia

streszczenie

W tym artykule pokazano kilka prostych przykładów obliczania przyrostów obciążenia. Podejście to jest zasadniczo odpowiednie dla wrażliwych systemów lub biorąc pod uwagę większe odkształcenia, ale może być również wykorzystane do specyficznych analiz zachowania strukturalnego w odniesieniu do redystrybucji lub efektów nieliniowych.

Podczas wykonywania obliczeń nieliniowych konieczne jest posiadanie wystarczająco dużej liczby iteracji. Jeśli w ramach tego limitu nie dojdzie do zbieżności, na końcu obliczenia zostanie wyświetlony odpowiedni komunikat. Wyniki niekompletnej analizy można uzyskać później, aby zidentyfikować problemy lub dostosować parametry obliczeń.

Grafiki wyników poszczególnych przyrostów obciążenia można udokumentować w raporcie wydruku, a tym samym wykorzystać do lepszego zrozumienia analizy strukturalnej.

Słowa kluczowe

Iteracja przyrost obciążenia niestabilność nieliniowość

Literatura

Linki

Kontakt

Kontakt do Dlubal

Mają Państwo pytania lub potrzebują porady?
Zapraszamy do bezpłatnego kontaktu z nami drogą mailową, poprzez czat lub forum lub odwiedzenia naszej strony z FAQ z użytecznymi wskazówkami i rozwiązaniami.

+48 (32) 782 46 26

+48 730 358 225

info@dlubal.pl

RFEM Program główny
RFEM 5.xx

Program główny

Oprogramowanie do obliczeń płaskich i przestrzennych układów konstrukcyjnych, obejmujących płyty, ściany, powłoki, pręty (belki), bryły i elementy kontaktowe, z wykorzystaniem Metody Elementów Skończonych (MES)

Cena pierwszej licencji
3 540,00 USD
RFEM Inne
RF-MAT NL 5.xx

Moduł dodatkowy

Nieliniowe charakterystyki materiałowe

Cena pierwszej licencji
1 300,00 USD