Прерывание расчета из-за нестабильной системы может иметь разные причины. С одной стороны, это может указывать на «реальную» нестабильность из-за перегрузки системы, с другой стороны, причиной этого сообщения об ошибке могут быть неточности моделирования. Ниже приводится возможный подход для выяснения причины нестабильности.
1. Контроль моделирования
Сначала следует проверить, все ли в порядке с моделью с точки зрения моделирования. Для этого рекомендуется использовать проверки модели, предоставляемые RFEM 5 / RSTAB 8 (Инструменты → Контроль модели). С помощью этих возможностей можно найти, например, идентичные узлы и перекрывающиеся стержни и, при необходимости, удалить их.
Кроме того, можно рассчитать структуру по теории I порядка при собственном весе в одном из нагрузочных случаев. Если в результате этого выводятся результаты, структура с точки зрения моделирования стабильна. Если это не так, ниже перечислены наиболее распространенные причины (см. также видео "Контроль модели" в разделе "Загрузки"):
Неправильное определение опор / Отсутствие опор
Это может привести к нестабильностям, так как система не удерживается во всех направлениях. Поэтому необходимо, чтобы условия опоры находились в равновесии с системой и с внешними граничными условиями. Статически переопределенные системы также могут приводить к прерыванию расчетов из-за недостатка граничных условий.
Кручение стержней вокруг собственной оси
Если стержни крутятся вокруг своей оси, т.е. стержень не закреплен вокруг собственной оси, это может привести к нестабильностям. Часто причина заключается в настройках стыков стержня. Так может оказаться, что крутящиеся стыки введены как в начальном, так и в конечном узле. Однако, при запуске расчетов пользователю предоставляется предупреждающее окно.
Отсутствие соединения стержней
Особенно в больших и сложных моделях легко может случиться так, что некоторые стержни не соединены друг с другом и, таким образом, "висят в воздухе". Также забывчивость относительно пересекающихся стержней, которые действительно должны пересекаться, может привести к нестабильностям. Выходом является контроль модели "Пересекающиеся, несвязанное стержни", который ищет стержни, пересекающиеся, но не имеющие общего узла в точке пересечения.
Нет общего узла
Узлы, по всей видимости, находятся в одном месте, но при подробном рассмотрении слегка отличаются друг от друга. Частыми причинами являются CAD-импорты, которые можно исправить с помощью контроля модели.
Образование цепи стыков
Слишком много стыков стержней в одном узле может вызвать образование цепи стыков, приводящей к прерыванию расчета. На один узел можно определять только n-1 стыков с той же степенью свободы относительно глобальной системы координат, где "n" — количество присоединенных стержней. То же самое касается и линейных стыков.
2. Контроль жесткости
Отсутствие жесткости также приводит к прерыванию расчетов из-за нестабильностей. Поэтому всегда следует проверять, достаточно ли жесткость конструкции для всех направлений.
3. Численные проблемы
На изображении 08 приведен пример этой проблемы. Речь идет о шарнирной раме, скрепленной тягами. Из-за укорочения стоек под действием вертикальных нагрузок тяги в первом цикле расчета испытывают небольшие сжимающие силы. Они удаляются из системы (так как можно воспринимать только тяговые усилия). Во втором цикле расчета модель без этих тяг становится нестабильной. Существует несколько способов решения этой проблемы. Вы можете применить начальное натяжение (нагрузка стержня) к тягам, чтобы "устранить" небольшие сжимающие силы, назначить стержням небольшую жесткость или удалять стержни последовательно в процессе расчета (см. изображение 08).
4. Выяснение причин нестабильности
Автоматическая проверка модели с графическим выводом
Для получения графической интерпретации причины нестабильности может помочь модуль RF-STABIL (для RFEM 5) или функция "Структурная стабильность" (для RFEM 6). С помощью опции "Определить собственную форму нестабильной модели" (см. изображение 09) или "Рассчитать без нагрузки для доказательства нестабильности по собственной форме" можно рассчитать потенциально нестабильные системы. На основе данных структуры выполняется анализ собственных значений, в результате которого нестабильность элемента представляется графически.
Проблема ветвления
Если можно рассчитать случаи загрузки или комбинации нагрузок по теории I порядка, но расчеты начинают проваливаться при переходе ко II порядку, то существует проблема стабильности (фактор ветвления меньше 1,00). Фактор ветвления показывает, с каким множителем нагрузка должна быть умножена, чтобы модель стала нестабильной под этой нагрузкой (например, изгиб). Из этого следует: фактор ветвления меньше 1,00 означает, что система нестабильна. Только положительный фактор ветвления больше 1,00 позволяет сделать вывод, что нагрузка, умноженная на этот фактор в результате предписанных нормальных сил, приводит к потеряванию устойчивости стабильной системы. Для выявления "слабого места" рекомендуется следующий подход, который требует модуль RSKNICK (RSTAB 8) или RF-STABIL (RFEM 5) или функцию "Структурная стабильность" (RFEM 6 / RSTAB 9) (см. также видео "Проблема ветвления" в разделе "Загрузки").
Сначала следует уменьшать нагрузку затронутой комбинации нагрузок до тех пор, пока она не станет стабильной. Помощником в этом является коэффициент нагрузки в параметрах расчета комбинации нагрузок. Это эквивалентно ручному определению фактора ветвления, если вышеупомянутые модули или функции недоступны. В случае чисто линейных структурных элементов может быть достаточно рассчитать комбинацию нагрузок по теории I порядка и непосредственно рассчитать её в дополнительном модуле или определить нагрузку ветвления с помощью функции. Используя графическую фигуру изгиба или потери устойчивости этой комбинации нагрузок, вы, возможно, сможете найти "слабое место" в системе и принять меры по его устранению. Чтобы помимо глобальных собственных форм также учитывались локальные формы разрушения стержней, в модуле RF-STABIL (RFEM 5) следует активировать разделение стержней, а в модуле RSKNICK (RSTAB 8) установить разделение на минимум "2" для ферм. Для функции "Структурная стабильность" (RFEM 6 / RSTAB 9) следует проверить, активированы ли разделения стержней.
См. ссылки под этими часто задаваемыми вопросами.
