1724x
003585
2021-05-27

Pytanie

Stosuję zwolnienia na końcach pręta z poślizgiem w kierunku podłużnym pręta. Obliczenia są jednak zawsze przerywane, powodując wyświetlenie komunikatu o niestateczności. Jak mogę odpowiednio zoptymalizować system?


Odpowiedź:
Ze względu na nieliniowe obliczenia, zwłaszcza zdefiniowanie poślizgu jest wyzwaniem dla solwera równań. Poniższe wskazówki mogą pomóc w uniknięciu ewentualnych niestabilności.

Przyrosty obciążenia
Biorąc pod uwagę nieliniowości, często trudno jest znaleźć równowagę. Istnieje możliwość uniknięcia niestateczności poprzez zastosowanie obciążenia w kilku krokach (patrz rysunek 01). Np. w przypadku zadania dwóch przyrostów obciążenia, w pierwszym kroku przykładana jest połowa obciążenia. Iteracje przeprowadzane są do momentu osiągnięcia stanu równowagi. W drugim kroku do już odkształconej konstrukcji przykładane jest pełne obciążenie i ponownie iteracje wykonywane są do osiągnięcia stanu równowagi. Należy pamiętać, że przyrostowe przykładanie obciążeń niekorzystnie wpływa na czas obliczeń. Z tego względu w polu wprowadzania domyślnie ustawiona jest wartość 1 (brak stopniowego zwiększania obciążenia). Ponadto można określić, ile stopni obciążenia ma zostać zastosowanych dla każdego przypadku obciążenia i kombinacji obciążeń (patrz rysunek 02). Ustawienia globalne są wówczas ignorowane.

Definicja poślizgu
Z reguły poślizg (na przykład w połączeniu) jest definiowany za pomocą nieliniowości „Częściowa aktywność” (patrz rysunek 03). Może być użyty do zdefiniowania przemieszczenia przegubu, od którego mają zostać przeniesione siły. Jak widać na wykresie, ogranicznik, czyli sztywność działająca zgodnie z odpowiednim przesunięciem zwolnienia, jest traktowany jako sztywny (odgałęzienie pionowe, patrz czerwone strzałki). Jednak w pewnych okolicznościach może to prowadzić do problemów numerycznych w obliczeniach. Aby tego uniknąć, należy nieco zmniejszyć sztywność działającą zgodnie z przesunięciem zwolnienia. Można to osiągnąć poprzez zdefiniowanie bardzo sztywnej sprężyny (patrz rysunek 04).

Oprócz bardzo sztywnego ogranicznika mogą wystąpić problemy numeryczne w obrębie poślizgu. W takim przypadku należy uwzględnić niewielką sztywność ze względu na efekt poślizgu, aby nieco zwiększyć poziomą gałąź. Sztywność powinna być tak mała, aby nie miała decydującego wpływu (patrz rysunek 05). Sytuacja ta jest możliwa dzięki zastosowaniu nieliniowości „Wykresu”.

Rozmieszczenie przegubów pręta
Podczas rozmieszczania przegubów należy zwrócić uwagę, aby nie były one ustawione w tym samym kierunku na obu końcach pręta. W ten sposób dochodzi do stanu, w którym pręt nie jest wystarczająco podparty, a układ ulega uszkodzeniu już w pierwszych iteracjach. W takim przypadku należy zdefiniować poślizg tylko z jednej strony pręta i odpowiednio dostosować wielkość poślizgu (patrz rysunek 06).