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2022-01-26

失稳

我的模型出现失稳问题。 原因可能是什么?


客服回答:

在结构设计中,由于结构系统不稳定导致的计算中止有多种原因。 一方面,它可能由于系统过载导致的 "真正 "的不稳定,另一方面,建模不准确也可能是导致这一错误信息的原因。 接下来我们分别来介绍一种查找造成结构失稳原因的可行方法。

1. 建模验算

首先,应检查建模是否正确。 建议首先使用RFEM/RSTAB提供的模型检查功能(菜单栏→工具→模型检查)。 通过这些选项,用户可以找到并删除错误,例如,相同的节点和重叠的杆件。


使用模型检查功能之后,如果还有失稳问题出现。可以让结构在纯自重工况下,运行一阶计算。 这里显示的结构是稳定的。 如果不是这种情况,可以从以下几个方面查找原因列举如下(可参见视频内容)。

  • 支座的定义错误或缺少支座
    缺少支座和做支座定义不准确可能会导致结构的不稳定。 因此,必须使结构处于平衡状态。 超静力未定义的结构体系也会由于缺乏边界条件而导致计算中止。



  • 杆件绕自轴扭转
    如果杆件绕自轴扭转,同样会导致不稳定。 问题往往出在杆端铰的设置。 一种可能是在始端节点和终端节点都插入了绕自轴扭转。 这种情况下,程序在计算开始时,会通过一个提示窗口提醒用户注意。



  • 杆件连接丢失
    特别是在大型复杂的模型中,很容易出现一些杆件之间没有设置连接,从而出现杆件 "自由浮在空中 "的情况。 或者忘记了给本应该是相互交叉的杆件定义交叉剪切,这也会导致不稳定。 模型检查中的 "交叉不连接的杆件 "可以用来搜索交叉但在交点处没有公共节点的杆件。



  • 没有公共节点
    粗看起来两个或多个节点似乎重叠,但放大查看节点的坐标又略有不同。 出现这种情况的常见的原因是模型从CAD导入的。模型检查中的 "交叉不连接的杆件 "可以用来搜索进行清理。



  • 产生铰链
    一个节点上的太多杆端铰,会造成铰链效应,从而导致计算中止。 每个节点可能同时连接n个杆件,但是只能最多定义n-1个铰。 线铰也是如此。



2. 加劲肋验算

缺少足够的支撑也会导致计算因结构失稳而中止。 因此,应经常检查结构是否在各个方向都有足够的支撑刚度。


3. 数值问题

在图08的例子中, 是一个铰接刚架,竖向支撑采用拉杆。 由于垂直荷载导致的立柱受压变短,在第一次计算运行中,拉杆会受到很小的压力。 因为拉杆只能承受拉力,所以受压的拉杆被系统在计算中移除。 在第二次计算运行中,没有这些拉杆,模型就变得不稳定了。 有几种方法可以解决这个问题。 你可以对拉杆施加一个预应力以 "抵消 "初始的压力,给杆件分配一个小的预拉刚度,或者在计算中通过参数设置,让杆件一个接一个地被移除(见图08)。


4. 确定结构失稳的原因


  • 自动模型检查并图形输出结果
    为了用图形方式说明结构失稳的原因,可以使用附加模块( RFEM 5)或结构稳定性(RFEM 6)模块。 选择“计算不稳定模型的特征向量”(见图 09)或者“在不加载的情况下计算以通过振型进行不稳定检查”来计算不稳定的结构。 在结构数据的基础上进行特征值分析。计算结果显示结构失稳部分构件。



  • 临界荷载问题
    如果可以按照一阶分析计算荷载工况或荷载组合,但是计算只从二阶分析开始,那么说明存在稳定性问题(临界荷载系数小于1.00)。 如果荷载情况或荷载组合按一阶理论计算时顺利进行,在进行二阶计算时会计算中断,那么可以判定,结构存在稳定性问题,临界荷载系数(或称屈曲因子) 小于1。 因此: 如果荷载系数小于1,说明结构在当前荷载下已经失稳。 临界荷载系数必须大于1,才能保证结构的稳定。 为了找到“薄弱点”,我们建议使用以下方法,该方法需要使用RF-STABILITY (RFEM 5)、 RSBUCK (RSTAB 8)或模块的结构稳定性(RFEM 6/RSTAB 9)(另见视频)。 “下载”下的“临界荷载问题”)。

    首先,应该适当地减少当前荷载组合中的荷载大小,直到当前荷载组合下结构稳定。 在荷载组合的计算参数中可以调整荷载系数。 如果没有上述模块或模块,则这相当于手动确定临界荷载系数。 对于纯线性结构构件,根据线性静力分析计算荷载组合可能就足够了,并且可以直接在附加模块中进行计算,或者由公司计算得出临界荷载。 通过该荷载组合的屈曲模式图形,可以找到结构的"薄弱点",并采取纠正措施。 为了不仅可以确定全局振型,还可以确定杆件的局部破坏模式,建议在 RF-STABILITY(RFEM 5)中激活杆件划分,或者至少将桁架的划分设置为“2”。 对于模块(RFEM 6/RSTAB 9)的结构稳定性,您应该检查杆件的杆件分段是否被激活。




作者

Dlubal 先生负责公司的运营和在德人力资源部门。 他还从事市场营销和销售工作。

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