Формы с нулевой энергией, также называемые формами с нулевыми собственными числами, возникают, когда дискретизированная система недостаточно определена или не может быть решена однозначно. Это означает, что степеней свободы (неизвестных) больше, чем доступных уравнений. Матеатически, формы с нулевой энергией представляют собой специальные решения системы уравнений, связанные с собственным значением нуля. Таким образом, данная форма может быть активирована без объяснений и, следовательно, может возникнуть деформация без деформации.
Поскольку формы с нулевой энергией могут привести к неустойчивости модели и нефизическим решениям, в RFEM мы рекомендуем использовать несколько методов для предотвращения данной проблемы.
- Элементы более высокого порядка: Формы с нулевой энергией чаще возникают в конечных элементах более низкого порядка (например, линейных элементах). Рассмотрите возможность использования элементов более высокого порядка (например, квадратичных или кубических элементов) для вашего анализа. Элементы более высокого порядка обеспечивают лучшую точность и в меньшей степени подвержены формам с нулевой энергией.
- Уплотнение сетки: Убедитесь, что ваша сетка достаточно измельчена, особенно в областях с высокими градиентами напряжений или сложной геометрией. Мелкозернистая сетка может помочь более точно отобразить деформацию и снизить вероятность образования форм с нулевой энергией.
- Свойства материала: Убедитесь, что вы придали вашей модели подходящие свойства материала. Неправильные свойства материала могут привести к нереалистичной работе и потенциально вызвать формы с нулевой энергией. Еще раз проверьте параметры материала и свойства.
- Граничные условия: убедитесь, что ваши граничные условия применяются правильно. Неправильные граничные условия могут вызвать формы с нулевой энергией. Убедитесь, что все степени свободы правильно ограничены или загружены.
- Настройки решателя: просмотрите настройки решателя в программе RFEM. Некоторые решатели имеют опции для стабилизации расчёта и предотвращения форм с нулевой энергией. Настройте параметры решателя для использования методов стабилизации, если они доступны.
- Затухание: При необходимости введите в расчет затухание. Затухание может помочь стабилизировать расчет и предотвратить формы с нулевой энергией. Однако, используйте затухание разумно, чтобы избежать ввода искусственного затухания, которое влияет на точность результатов.
- Проверить геометрию: убедитесь, что геометрия вашей модели правильная и не содержит ошибок. Небольшие разрывы или нахлесты в геометрии могут привести к численным проблемам, в том числе и к формам с нулевой энергией.
- Анализ чувствительных элементов: Выполните анализ чувствительных элементов для определения критических параметров или областей, которые могут быть более восприимчивыми к формам нулевой энергии. Затем вы можете принять конкретные действия для решения этих областей.