25663x
003045
2022-01-26

Потеря устойчивости

Моя модель нестабильна. В чем может быть причина?


Ответ:

Прерывание расчёта из-за нестабильности системы может иметь различные причины. С одной стороны, это может свидетельствовать о «настоящей» нестабильности из-за перегрузки конструктивной системы; с другой стороны, неточности моделирования также могут быть причиной этого сообщения об ошибке. Ниже показано, как можно установить причины нестабильности.

1. Проверка моделирования

Сначала необходимо проверить, корректна ли система в отношении моделирования. Для этого рекомендуем использовать инструменты проверки модели, предоставляемые программой RFEM/RSTAB (Инструменты → Проверка модели). Например, эти параметры позволяют находить идентичные узлы и перекрывающиеся стержни, чтобы при необходимости их можно было удалить.


Кроме того, можно в загружении рассчитать конструкцию, подверженную чистой постоянной нагрузке, например, по линейному статическому анализу. Если здесь отображаются результаты, то данная конструкция в отношении моделирования стабильна. Если это не так, то наиболее частые причины перечислены ниже (см. также видео «Проверка модели» в разделе «Скачать программы»):

  • Неправильное задание опор/отсутствие опор
    Это может привести к нестабильности, так как конструкция имеет опоры не во всех направлениях. Поэтому условия опирания должны быть в равновесии с конструктивной системой, а также с внешними граничными условиями. Статически недоопределенные системы также могут привести к прерыванию расчёта из-за отсутствия граничных условий.



  • Кручение стержней вокруг собственных осей
    Если стержни вращаются вокруг своих осей, то есть стержень не ограничен вокруг своей оси, это может привести к нестабильности. Часто на это влияют настройки шарниров стержней. Может случиться, что шарниры от кручения будут заданы как в начальном узле, так и в конечном узле. Однако следует обратить внимание на предупреждение, которое появляется при запуске расчета.



  • Отсутствующее соединение стержней
    Особенно в случае с более крупными и сложными моделями может случиться так, что некоторые элементы не будут связаны друг с другом, а будут как бы «парить в воздухе». Кроме того, если вы забудете о перекрещивании стержней, которые должны пересекаться друг с другом, это также может привести к нестабильности. Решение обеспечивает проверка модели «Пересечение несвязанных элементов», которая ищет элементы, пересекающиеся друг с другом, но не имеющие общего узла в точке пересечения.



  • Нет общего узла
    Узлы вроде бы находятся в одном месте, но при более внимательном рассмотрении они немного отклоняются друг от друга. Это часто вызвано импортом из CAD, и вы можете исправить это с помощью проверки модели.



  • Формирование цепи шарниров
    Когда слишком много шарниров на концах стержня, на узле это может вызвать шарнирную цепь, которая приведет к прерыванию расчёта. Для каждого узла можно задать только n-1 шарниров с одинаковой степенью свободы относительно общей системы координат, где «n» - это количество соединяемых стержней. То же относится и к высвобождениям линий.



2. Проверка усиления

Если жёсткость отсутствует, это также может привести к прерыванию расчёта из-за нестабильности. Поэтому всегда следует проверять, достаточно ли жёсткости конструкция во всех направлениях.


3. Численные задачи

Пример показан на рисунке 08. Это шарнирная рама, усиленная растянутыми стпржнями. Из-за сжатия колонны за счёт вертикальных нагрузок, на растянутые стержни на первом этапе расчёта действуют небольшие сжимающие усилия. Они удаляются из конструкции (поскольку могжет поглощаться только растяжение). На втором этапе расчёта модель будет неустойчивой без этих растянутых стержней. Есть несколько способов решить эту проблему. К растянутым стержням можно применить предварительное напряжение (нагрузку на стержень), чтобы «устранить» небольшие сжимающие силы, придать стержням небольшую жесткость или удалить стержни по одному из расчета (рисунок 08).


4. Выявление причин потери устойчивости


  • Автоматическая проверка модели с графическим отображением результатов
    Чтобы получить графическое представление причины неустойчивости, можно использовать дополнительный модуль RF-STABILITY (для RFEM 5) или аддон Устойчивость конструкции (для RFEM 6). Для расчета неустойчивой конструкции выберите возможность «Рассчитать собственный вектор для нестабильной модели» (см.Рисунок 09) или «Рассчитать без нагрузки для проверки неустойчивости по форме колебаний». Анализ собственных чисел выполняется на основе конструктивных данных, поэтому в результататах нестабильность затронутого конструктивного элемента отображается графически.



  • Проблема критической нагрузки
    Если можно рассчитать загружения или сочетания нагрузок по линейному статическому анализу, и расчет начинается только с расчета второго порядка, то возникает проблема устойчивости (коэффициент критической нагрузки меньше чем 1,00). Коэффициент критической нагрузки указывает на коэффициент, на который необходимо умножить нагрузку, чтобы модель стала неустойчивой (например, потеря устойчивости) под действием соответствующей нагрузки. Следовательно: Коэффициент критической нагрузки менее 1,00 означает, что конструкция нестабильна. Только положительный коэффициент критической нагрузки, превышающий 1,00, означает, что нагрузка от заданных осевых сил, умноженная на этот коэффициент, приводит к разрушению конструкции при потере устойчивости. Для того, чтобы найти «слабое место», мы рекомендуем следующий подход, для которого требуются дополнительные модули RF-STABILITY (RFEM 5), RSBUCK (RSTAB 8) или аддон Устойчивость конструкции (RFEM 6/RSTAB 9) (см. также видео). «Задача критической нагрузки» в разделе «Загрузки»).

    Во-первых, необходимо уменьшить нагрузку затронутого сочетания нагрузок до тех пор, пока это сочетание нагрузок не станет стабильным. Может помочь коэффициент нагрузки в расчётных параметрах сочетания нагрузок. Это также соответствует ручному определению коэффициента критической нагрузки, если упомянутые выше дополнительные модули или аддоны недоступны. Для чисто линейных элементов конструкции может быть достаточно рассчитать сочетание нагрузок по методу линейного статического расчета и затем вычислить его непосредственно в дополнительном модуле или определить критическую нагрузку с помощью него. Используя графический режим потери устойчивости для данного сочетания нагрузок, можно найти «слабое место» в конструктивной системе и принять меры по его устранению. Для определения местных разрушений стержней в дополнение к общим формам колебаний, рекомендуется активировать в модуле RF-STABILITY (RFEM 5) деление стержней или установить для ферм деление хотя бы на «2». Для аддона Устойчивость конструкции (RFEM 6/RSTAB 9) необходимо проверить, активировано ли для стержней деление стержней.




Автор

Г-н Длубал отвечает за операционную активность компании, а также за немецкие ресурсы. Помимо того, он занимается также маркетингом и продажами.

Слева
Скачивания