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2023-02-01

失稳

我的模型出现失稳问题。 原因可能是什么?


回复:

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,它可以由于结构体系由于超载而导致的“真实”失稳,另一方面,建模不准确也可能是导致出现此错误信息的原因。 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.检查模型

首先应该从建模方面检查结构是否正确。 使用 RFEM 或 RSTAB 中的模型检查工具(工具 → 模型检查)可以检查模型结果。 用户可以通过这种方式找到相同的节点或重叠的杆件,并在必要时进行修复。

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,最常见的原因如下:

  • 支座的定义不正确/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。

  • 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.检查支撑刚度

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

如下所示: 对于铰接刚架,可以使用拉杆进行加劲。 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。 通过这种方式,您可以对拉杆施加一个预应力(杆件荷载),以便“抵消”小的压力,为杆件分配小的刚度,或者在计算中通过杆件一个接一个地移除。 在 RSTAB 9 中该计算设置是自动进行的,在 RFEM 6 中可以激活该功能。

4. 确定结构失稳的原因

  • 自动模型检查并图形输出结果

为了以图形的方式显示结构失稳的原因,可以使用stability 结构稳定性]]可以帮助你。 计算不稳定结构时,勾选“计算不稳定模型中的荷载,按振型进行计算...”。 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。 为了能够找到 "薄弱点", 建议采用以下方法,其中包括模块

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。 这相当于手动确定临界荷载系数,如果不提供稳定性计算]]。 对于纯线性结构构件,根据线性静力分析计算荷载组合并使用模块确定临界荷载可能就足够了。 通过该荷载组合的屈曲模式图形,可以找到结构中存在问题的位置并采取纠正措施。


作者

Haase 先生为德儒巴软件的客户提供技术支持。

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