带负载增量的迭代RFEM计算

技术文章

RFEM中的计算通常在几个计算步骤中进行,即所谓的迭代。 然后可以考虑模型的特定特征,例如具有非线性函数的对象。 此外,通过使用迭代计算,考虑了非线性效应,其在二阶分析的情况下或在考虑大变形(电缆理论)时由变形和内力的变化引起。 在复杂模型的情况下,几何线性计算通常是不够的。

迭代计算的负载增量

当对接近稳定性失效的“敏感”系统进行分析时,通常很难找到平衡点。 因此,程序提供了以递增方式应用负载的选项: 例如,如果指定了两个负载增量,则在第一步中应用一半负载。 进行迭代直到找到平衡。 然后,在第二步中,将完全载荷施加到已经变形的系统,并再次运行迭代,直到达到平衡状态。 因此避免了由于不稳定性导致的计算中断。 通过负载增量的计算不可避免地对计算时间产生不利影响。 您可以全局定义负载增量,也可以定义负载情况和负载组合。

RFEM还提供在计算过程中保存各个负载增量结果的选项。 在载荷工况或载荷组合的“计算参数”对话框中选择所需的设置。 例如,它显示考虑非线性效应的力和力矩分布,这可能导致模型中的不同重新分布。

图片 01 - 选项“保存所有负载增量的结果”

本技术文章展示了迭代计算的三个简单示例,说明了在不断增加的负载水平下结果的逐步发展。

春天有限制

压缩下的伸缩杆由两根管子代表,它们的位移由弹簧作为中间件控制。 在“编辑参数为成员类型'弹簧'”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,如果实现45cm的缩短,则不再补偿压缩力。

图片 02 - 使用成员类型Spring的模型

节点负载以五个负载增量施加。 根据线性静态分析进行计算。 有20%和40%的负载,20厘米和40厘米的弹簧变形处于有效工作空间。 上部构件相应地向下移位。 如果载荷增加到60%,80%,最后是100%,弹簧挠度超过45厘米时,变形不再增加。 上部构件的变形保持不变。 小数位的微小差异是由于管件缩短造成的。

图片 03 - 成员变形五个负载增量的ux

具有轴向力的对角线的框架和具有滑动的支撑

框架通过交叉对角线加固。 预应力L形截面的轴向力阻力由屈服准则控制: 只能吸收高达2 kN的压力和高达20 kN的张力。 超出该范围的力会增加应变而不会吸收任何额外的力。

图片 04 - 具有屈服特性的对角线

此外,在一个框架接头处限定了具有滑动的非线性作用的水平支撑,该框架接头代表相邻的壁。 一旦发生1cm的水平节点位移,它仅用于压缩力。

图片 05 - 滑点支持

节点负载再次以五个负载增量施加。 根据二阶分析执行计算。 在负载水平为20%的情况下,一个对角线足以通过系统中的压缩力来移动节点负载。 在负载的40%的情况下,在第二对角线中另外发生张力。 两条对角线都显示出屈服行为。 然而,它们足以在没有水平支撑的情况下稳定系统。 这种支持仅在60%的负载下有效。

图片 06 - 前四个载荷增量的轴向力和支撑反应

在其他负载增量中,重新分配效果完成。 在现在在框架接头中支撑的节点处,发生10.01mm的总变形(考虑Z比率)。

图片 07 - 最后一次载荷增量的变形和支撑反应

在计算过程中,各个负载增量中的变形分布(默认)显示为图表。 如果变形处于可容忍的范围内,则条形为绿色。 在大多数情况下,红色条表示旋转太大(0.1弧度或更大)。 您可以在“计算参数”对话框,“计算图”选项卡中进行计算后访问计算图,以进行详细评估。

图片 08 - 计算图

框架接头与塑料材料的行为

由管状钢制成的框架由垂直载荷加载。 该区域通过表面交叉点建模,用于框架接头的塑性分析。 表面具有各向同性的塑料材料行为: 当达到235 N /mm²的屈服应力时,应力不能继续增加。

需要RF-MAT NL附加模块来分析非线性材料行为。 再次施加五个负载增量。 等效应力的结果显示了塑化在各个负载水平上的进展。 为了评估塑性分析,应选择电压“元素常数”的过程(另请参见知识库: 平滑的变体)。

图片 09 - 以五个负载增量对材料进行塑化

摘要

本文展示了一些计算负载增量的简单示例。 该方法基本上适用于敏感系统或考虑较大的变形,但也可用于关于再分布或非线性效应的结构行为的特定分析。

在执行非线性计算时,必须具有足够多的迭代次数。 如果在此限制内没有收敛,则在计算结束时将显示相应的消息。 之后可以访问不完整分析的结果以识别问题或调整计算参数。

各个负载增量的结果图形可以在打印输出报告中记录,因此可用于更好地理解结构分析。

关键词

迭代,负载增量,不稳定性,非线性

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