Итеративный расчет RFEM с увеличением нагрузки

Техническая статья

Расчет в RFEM обычно выполняется в несколько этапов расчета, так называемые итерации. Затем можно рассмотреть конкретные характеристики модели, такие как объекты с нелинейными функциями. Кроме того, с помощью итеративного расчета учитываются нелинейные эффекты, возникающие в результате изменений деформации и внутренних сил в случае анализа второго порядка или при рассмотрении больших деформаций (теория кабеля). В случае сложных моделей геометрических линейных расчетов обычно недостаточно.

Увеличение нагрузки для итеративного расчета

При выполнении анализа для «чувствительной» системы, близкой к нарушению стабильности, зачастую трудно найти равновесие. Таким образом, программа предлагает вариант постепенного применения нагрузки: Например, если указаны два приращения нагрузки, половина нагрузки применяется на первом этапе. Итерации проводятся до тех пор, пока не будет найдено равновесие. Затем, на втором этапе, полная нагрузка применяется к уже деформированной системе, и итерации запускаются снова, пока не будет достигнуто состояние равновесия. Таким образом, можно избежать перерывов в расчетах из-за нестабильности. Расчет с помощью приращений нагрузки неизбежно оказывает неблагоприятное влияние на время вычислений. Вы можете определить приращения нагрузки как глобально, так и в зависимости от вариантов нагрузки и комбинаций нагрузок.

RFEM предлагает также возможность сохранить результаты отдельных приращений нагрузки во время расчета. Выберите нужную настройку в диалоговом окне «Параметры расчета» варианта нагрузки или комбинации нагрузок. Он отображает, например, распределение силы и момента с учетом нелинейных эффектов, которые могут привести к отчетливому перераспределению в модели.

Pисунок 01 - Опция «Сохранить результаты всех приращений нагрузки»

Эта техническая статья показывает три простых примера для итеративных вычислений, которые иллюстрируют постепенное развитие результатов при повышении уровня нагрузки.

Весна с пределом

Телескопический стержень при сжатии представлен двумя трубами, и их перемещения контролируются пружиной в качестве посредника. Определите осевую жесткость пружины и ограничение деформации или усилия в диалоговом окне «Редактировать параметры для типа элемента« Пружина »». В этом примере сила сжатия больше не компенсируется, если достигается укорачивание на 45 см.

Pисунок 02 - Модель с типом пружины

Узловая нагрузка применяется с пятью приращениями нагрузки. Расчет проводится по данным линейного статического анализа. При нагрузке 20% и 40% деформация пружины на 20 см и 40 см находится в эффективном рабочем пространстве. Верхний элемент смещен соответственно вниз. Если нагрузка увеличивается до 60%, 80% и, наконец, до 100%, деформация больше не увеличивается при прогибе пружины более 45 см. Деформация верхнего элемента остается постоянной. Крошечные различия в десятичных разрядах являются результатом укорочения элементов трубки.

Pисунок 03 - Деформации элементов ux из пяти приращений нагрузки

Рамка с диагоналями, ограниченная осевым усилием и опорами с проскальзыванием

Каркас укрепляется с помощью пересекающихся диагоналей. Сопротивление осевой силе предварительно напряженных L-образных профилей контролируется критерием текучести: Только силы сжатия до 2 кН и силы натяжения до 20 кН могут быть поглощены. Силы за пределами этого диапазона увеличивают нагрузку, не поглощая никаких дополнительных сил.

Pисунок 04 - Диагонали с текучестью

Кроме того, в одном соединении рамы установлена горизонтальная опора нелинейного действия с проскальзыванием, которая представляет собой смежную стенку. Он действует только на сжимающие силы, как только происходит горизонтальное смещение узла на 1 см.

Pисунок 05 - Поддержка с Slippage

Узловая нагрузка применяется с пятью приращениями нагрузки снова. Расчет производится в соответствии с анализом второго порядка. В случае уровня нагрузки 20% одной диагонали достаточно, чтобы сместить узловую нагрузку с помощью сжимающей силы в системе. В случае 40% нагрузки, сила натяжения дополнительно возникает во второй диагонали. Обе диагонали уже показывают уступчивое поведение. Их, однако, достаточно, чтобы стабилизировать систему без горизонтальной опоры. Эта поддержка эффективна только с 60% нагрузки.

Pисунок 06 - Осевые силы и реакции поддержки первых четырех приращений нагрузки

В остальных приращениях нагрузки эффекты перераспределения завершены. В узле, который теперь поддерживается в каркасном соединении, возникает общая деформация 10,01 мм (с учетом Z-отношения).

Pисунок 07 - Деформации и опорные реакции последнего увеличения нагрузки

Во время расчета распределение деформаций (по умолчанию) в отдельных приращениях нагрузки отображается в виде диаграммы. Если деформации находятся в допустимом диапазоне, полоса зеленого цвета. Красная полоса означает, что в большинстве случаев происходит слишком большое вращение (0,1 рад или более). Вы можете получить доступ к расчетным диаграммам после расчета в диалоговом окне «Параметры расчета» на вкладке «Расчетные диаграммы» для подробной оценки.

Pисунок 08 - Расчетная схема

Рамное соединение с поведением пластмассы

Рама из трубчатой стали нагружена вертикальной нагрузкой. Эта область моделируется с помощью поверхностных пересечений для пластического анализа каркасного соединения. Поверхности имеют поведение изотропного пластика: При достижении предела текучести 235 Н / мм² напряжение не может продолжать увеличиваться.

Дополнительный модуль RF-MAT NL необходим для анализа нелинейного поведения материала. Пять приращений нагрузки применяются снова. Результаты эквивалентных напряжений показывают ход пластификации на отдельных уровнях нагрузки. Для оценки пластического анализа следует выбрать курс напряжений «Постоянная в элементах» (см. Также Базу знаний: Сглаживание варианты).

Pисунок 09 - Пластификация материала в пять приращений нагрузки

Резюме

Эта статья показала несколько простых примеров для расчета приращений нагрузки. Этот подход в основном подходит для чувствительных систем или с учетом больших деформаций, но может также использоваться для специфического анализа структурного поведения в отношении перераспределений или нелинейных эффектов.

При выполнении нелинейных вычислений необходимо иметь достаточно большое количество итераций. Если в пределах этого лимита не происходит сходимости, в конце расчета будет отображаться соответствующее сообщение. Результаты неполного анализа могут быть доступны впоследствии для выявления проблем или корректировки параметров расчета.

Графики результатов отдельных приращений нагрузки могут быть задокументированы в распечатанном отчете и, таким образом, использованы для лучшего понимания структурного анализа.

Ключевые слова

Итерация увеличение нагрузки нестабильность нелинейность

Литература

Ссылки

Контакты

Свяжитесь с Dlubal

У вас есть какие-либо вопросы или необходим совет?
Свяжитесь с нами через бесплатную поддержку по электронной почте, в чате или на форуме или найдите различные предлагаемые решения и полезные советы на страницах часто задаваемых вопросов.

+49 9673 9203 0

info@dlubal.com

RFEM Основная программа
RFEM 5.xx

Основная программа

Программное обеспечение для расчета конструкций методом конечных элементов (МКЭ) плоских и пространственных конструктивных систем, состоящих из плит, стен, оболочек, стержней (балок), тел и контактных элементов

Цена первой лицензии
3 540,00 USD
RFEM Прочие
RF-MAT NL 5.xx

Дополнительный модуль

Учет физической нелинейности материалов

Цена первой лицензии
1 300,00 USD