带荷载增量的迭代RFEM计算

迭代计算的荷载增量

当我们对一个接近稳定失效的“敏感”系统进行分析时，通常很难找到平衡。 因此程序提供了逐步增加荷载的选项： 例如，如果指定了两个荷载增量，那么在第一步中将应用一半的荷载， 进行迭代，直到找到平衡状态。 然后，在第二步中将全部荷载应用于已变形的体系，再次进行迭代，直到达到平衡状态。 由此避免了不稳定导致的计算中断。 通过荷载增量计算不可避免地对计算时间产生不利影响。 您可以在全局定义荷载增量，也可以在荷载工况和荷载组合中定义荷载增量。

在计算过程中，RFEM还可以选择保存各个荷载增量的结果。 在荷载工况或荷载组合的“计算参数”对话框中选择所需的设置。 例如，它显示了考虑非线性效应的力和弯矩分布，这可能导致模型中不同的重新分布。

选项“保存所有负载增量的结果”

这篇技术文章展示了迭代计算的三个简单例子，它们说明了在不断增加的荷载水平下结果的逐步发展。

弹簧极限

压缩伸缩杆用两根管子表示，它们的位移由弹簧作为中间件控制。 在“编辑弹簧杆件类型参数”对话框中定义弹簧的轴向刚度以及变形或力的限制。 在该示例中，如果缩短45 cm，则压力不再得到补偿。

使用成员类型Spring的模型

节点荷载是以5个荷载增量进行的。 根据线性静力学计算进行计算。 在20％和40 cm的荷载作用下弹簧的变形处于有效工作空间。 上部杆件向下移动。 当荷载增加到60％，80％，最后增加到100％时，弹簧挠度增大不超过45 cm。 上部杆件的变形保持不变。 由于管件缩短，小数位差异很小。

成员变形五个负载增量的ux

框架结构受轴向力和支座滑移限制

框架通过交叉对角线加固。 预应力L形截面的轴向受力由屈服准则控制： 这里压缩力仅为2 kN，压力可达20 kN。 该范围之外的力会增大应变，而不会产生额外的力。

具有屈服特性的对角线

此外，在一个框架节点处定义了一个非线性作用的滑移水平支座，该节点代表一个相邻的墙体。 一旦水平节点位移1 cm，它仅作用于压缩力。

滑点支持

节点荷载以5个荷载增量再次施加。 根据二阶分析进行计算。 在荷载水平为20％的情况下，一个对角线足以通过系统中的压力移动节点荷载。 在荷载为40％的情况下，在第二个对角线上产生张力。 两条对角线都显示出屈服行为。 但是它们足以在没有水平支座的情况下稳定系统。 该支座仅在60％的荷载作用下有效。

Normalkräfte und Lagerreaktionen der ersten vier Laststufen

在其他荷载增量中完成再分配效果。 在节点的总变形量为10.01 mm，现在该节点量被确定在框架节点处（考虑Z-比值）。

Verformungen und Lagerreaktionen der letzten Laststufe

在计算过程中，各个荷载增量的变形分布（默认）显示在图表中。 如果变形处于允许的范围内，则杆变为绿色。 在大多数情况下红杆表示旋转太大（0弧度或者更大）。 计算完毕后可以在“计算参数”对话框的“计算图”选项卡中进行详细评估。

计算图

框架节点与塑性材料的作用

由钢管制成的框架由垂直荷载加载。 该面积通过面框交点建模，用于框架节点的塑性分析。 各向同性的塑性材料表面： 当屈服应力达到235 N /mm²时，应力不会继续增大。

RF-MAT NL附加模块用于分析非线性材料的行为。 再次施加5个荷载增量。 等效应力的计算结果表明在各个荷载水平上的塑化过程。 为了评估塑性分析，应选择应力分布“ Constant on elements”（另请参见知识库： 平滑选项）。

Plastizieren des Materials in fünf Laststufen

小结

本文展示了计算荷载增量的一些简单示例。 这种方法基本上适用于敏感系统或考虑较大的变形，但也可用于对重分布或非线性效应的结构行为的具体分析。

进行非线性计算时，必须要有足够多的迭代次数。 如果在该极限范围内没有收敛，计算结束时会显示相应的信息。 然后可以访问不完整分析的结果来识别问题或调整计算参数。

在打印报告中可以记录各个荷载增量的结果图形，从而更好地理解结构分析。