Analisi di Deformazione

L'equilibrio di una struttura caricata staticamente si chiama stabile, se piccoli disturbi causano piccole deformazioni. In certi casi di strutture di carico, situazioni sono possibili che vengono chiamati deformazione - quando piccoli disturbi delle forze applicate alla causa sistema di grandi deformazioni strutturali, che superano quelli definiti nell'ambito della teoria lineare di elasticità. I carichi che causano instabilità sono chiamate critiche, e le rispettive Uniti - criticità. Sotto compressione forze, quale evento elevato rispetto al valore critico, sollecitazioni flettenti aggiuntivi raggiungono valori piuttosto grandi e minacciano direttamente integrità strutturale. Pertanto, la situazione critica che precede immediatamente la rottura, è considerata irricevibile in condizioni di vita reale. La minaccia di instabilità è particolarmente grande nelle zone compresse per le strutture a parete sottile di luce, come ad esempio aste sottili, piastre e gusci. Il fenomeno di instabilità presenta varie forme: tutto nuove forme di equilibrio appaiono; conosciute stabili configurazioni deteriorate, etc.

       

Il modulo di analisi di instabilità serve per lo svolgimento del cosiddetto studio strutturale iniziale carico di punta. Il risultato dello studio è un coefficiente del carico critico, in cui la struttura può nascere in un nuovo stato di equilibrio, e la forma del nuovo stato di equilibrio corrispondente a tale carico. In tal caso, una situazione è possibile, quando il carico critico, in cui si verifica l'instabilità, potrebbe essere molto inferiore al carico, in cui verrà superato la forza massima della struttura basata sulla statica lineare stato della struttura sottolineato. In altre parole, le tensioni nel materiale strutturale non possono raggiungere i valori ultimi, ma alcune deformazioni possono causare la rottura strutturale. Pertanto, la condizione di instabilità può essere formulata sulla base del criterio carico critico come segue:

Dopo aver stimato il valore del carico critico, in cui la struttura può fibbia, è possibile ottimizzare la parte per raggiungere la condizione di sicurezza. Ad esempio, per un oggetto sottile, è possibile aumentare la resistenza alla deformazione, riducendo la lunghezza o aumentando lo spessore del vostro oggetto o creare nervature aggiuntivi per la rigidità.

 

Dettagli di carico di punta di analisi Steps

Analisi di instabilità viene eseguita in diverse fasi. L'ordine dei passaggi per l'utente di mettere insieme uno studio ed eseguire calcoli della Analisi di instabilità strutturale è in gran parte simile a l'algoritmo descritto per l'analisi statica. Pertanto, in questo capitolo ci limiteremo a parlare di quello che è speciale per l'analisi del carico di punta:

1. Creazione di uno studio. Quando si crea uno studio, specificarne il tipo - «instabilità Analisi»

2. L'applicazione di condizioni al contorno. Proprio come per l'analisi statica, l'analisi di instabilità utilizza i vincoli ei carichi come condizioni al contorno. Tutti i tipi di restrizioni e tutti i tipi di forze possono essere utilizzati nell'analisi instabilità. L'impatto termico è definito nello stesso modo come nella analisi statica. Definizione di vincoli e forze è una condizione necessaria per l'esecuzione di una corretta analisi. La limitazione combinata sul modello deve soddisfare le seguenti condizioni:

Si noti inoltre che i carichi definizione è correttamente importante per lo studio iniziale instabilità da formulare correttamente. In particolare, in alcuni casi di carico, la soluzione allo studio potrebbe non avere senso fisico (ad esempio, nel caso di un'asta essere allungata con una forza longitudinale di trazione). condizioni al contorno definito correttamente sono significati da un valore positivo del coefficiente di carico critico, risultante dallo studio.

3. Calcoli in esecuzione. Prima calcoli esecuzione, l'utente specifica algoritmi di calcolo e il numero di modalità instabilità da analizzare, nelle proprietà di studio. I seguenti dati sono uscita nella finestra di informazioni durante l'esecuzione di calcoli:

Nodi - il numero di nodi nella maglia elementi finiti computazionale.

Elementi - il numero di tetraedri nella maglia degli elementi finiti.

Argomenti - il numero di equazioni utilizzate nel calcolo.

Calcolo completo - questo messaggio significa che il processo di soluzione è stata completata con successo.

 

     

 

4. Risultati. Di seguito sono riportati i risultati delle analisi:

Fattore di Carico - il valore calcolato del coefficiente, il cui prodotto ed i carichi applicati al sistema rende il valore fattuale del carico critico, che porta il sistema in un nuovo stato di equilibrio. Per esempio, una forza distribuita 1000 Н è applicata sul modello. Il fattore di carico, come calcolato, è pari a 109.18. Ciò significa, che la prima modalità di uno stato di equilibrio per il modello riportato ha il carico critico pari a 109.180 Н.

Fattore di carico deve essere positivo. Se i calcoli hanno determinato un fattore di carico negativo, cioè, nessuna deformazione può essere prodotta dai carichi applicati alla struttura.

spostamenti relativi, corrispondenti ad un dato carico critico. Questo tipo di risultato riflette su una modalità di deformazione della struttura corrispondente ad un certo carico critico. Le modalità di instabilità visualizzati nella finestra post-processore, dopo aver completato i calcoli sono relativi spostamenti. Analizzando queste modalità, è possibile effettuare una conclusione circa il modello di spostamenti in una condizione di instabilità. Conoscendo la modalità deformazione prevista sotto un certo carico critico, si potrebbe, ad esempio, introdurre un sistema di ritenuta supplementare o un supporto nella parte della struttura corrispondente al massimo di instabilità in questa modalità, che efficacemente alterare le proprietà meccaniche del prodotto .

Come ulteriore risultato (di riferimento), è possibile anche spostamenti di uscita della struttura sotto carichi statici applicati, i cui calcoli preceduto la valutazione dei fattori di carico critici.

 

modi di instabilità, corrispondente al primo e secondo carichi critici da parte

 

Algoritmo per Analisi di instabilità sulla base di modelli

Una volta che il calcolo studio completato con successo, si dovrebbe analizzare i risultati soluzione al fine di trarre conclusioni sulla deformazione probabilistica della struttura sulla base dei risultati di modellazione agli elementi finiti. Una sequenza tipica di operazioni per convalidare i risultati di elementi finiti di deformazione iniziale è il seguente:

1. Valutazione delle Soluzioni. Come è stato accennato in precedenza, il fattore di carico deve essere positivo. Se il fattore è uscito negativo, significa che i carichi applicati alla struttura non producono sistema di deformazione.

2. Valutazione Fattore di carico. Se il fattore di carico è positiva ed è minore di 1, ciò significa che il sistema instabilità avverrà sotto i carichi specificati, e che la progettazione della struttura deve valorizzazione. Se il fattore di carico è positiva ed è maggiore di 1, ciò significa che non vi è alcun pericolo di instabilità per la struttura nelle condizioni di carico specificate.

3. Analisi dei modi d'Instabilità. Nella struttura di studi, utilizzare il comando del menu contestuale "Apri" o "Apri in una nuova finestra" per aprire la soluzione "Modalità di deformazione 01", che corrisponde al più piccolo carico critico. Possiamo stimare visivamente lo schema dello stato teso della struttura. L'analisi instabilità permette di eseguire una conclusione sulle direzioni e le posizioni degli spostamenti massimi, corrispondente ad un carico critico. Questa informazione può essere utilizzata per ottimizzare la progettazione del prodotto al fine di aumentare la resistenza alla piegatura.

 

Impostazioni processore Analisi di instabilità

Durante l'inizializzazione il comando: "AutoFEM | Risolvere...", la finestra di dialogo di definizione delle proprietà di studio appare di default, con diverse schede per passare da. L'utente può modificare le proprietà di studio di default. Per accedere alle proprietà di uno studio, fare clic su sul nome dello studio selezionato nella finestra AutoFEM tavolozza. Le proprietà di studio definiti dall'utente vengono salvati insieme al documento e sono ereditati su copia di uno studio. Lo scopo principale di questa proprietà dello studio è la definizione delle modalità di funzionamento del processore, nonché gli elenchi dei risultati e il numero dei modi di instabilità visualizzabili negli studi tre dopo calcoli.

Nella scheda [Generale], è possibile visualizzare o modificare le proprietà descrittive del corso di studio: il nome, il tipo di studio, il commento.

Nella scheda [Risolvere], è possibile definire le proprietà del processore per risolvere le equazioni.

 

 

Nel gruppo «Risolvere le equazioni» il metodo di risoluzione delle equazioni può essere impostato.

Scelta automatica - il metodo di risoluzione delle equazioni viene selezionata automaticamente in base al numero complessivo di equazioni. La soglia è fissata in Impostazioni | Processore. Il valore di default è impostato uguale 100.000. Se il numero totale di equazioni superiore al valore definito, viene utilizzato il metodo iterativo di soluzione di equazioni. In caso contrario, verrà utilizzato il metodo diretto.

Diretto - questo metodo utilizza inversione completa della matrice per trovare il fattore di carico critico, quindi, richiede di solito più memoria casuale rispetto metodo iterativo. Funziona abbastanza veloce per risolvere i problemi relativamente piccoli e potenti sistemi di computer. Il pulsante "Personalizza" davanti alla opzione apre la finestra di dialogo di impostazioni di calcolo:

precisione relativa di soluzione, dopo aver raggiunto il quale il processo iterativo termina.

Numero massimo di iterazioni Lanczos - il numero di iterazioni critica, dopo aver raggiunto il quale la soluzione iterativa del sistema di equazioni termina, anche se la precisione soluzione richiesta non è stato raggiunto.

 

 
Iterativo - questo metodo ha requisiti di memoria inferiori rispetto metodo diretto per l'inversione della matrice non viene effettuata. Esso consente di risolvere i grandi problemi di instabilità. La velocità di convergenza (tempo per ottenere la soluzione) dipende linearmente dalla quantità di tipi di instabilità desiderati. Inoltre, il tasso di risoluzione è sensibile alla qualità della maglia degli elementi finiti. Quando la rete è notevole quantità allungato elementi finiti (tetraedri o triangoli) il tasso di convergenza può diminuire (risoluzione di aumentare il tempo). Il pulsante "Personalizza" si apre la finestra di dialogo di impostazioni di calcolo. Le"Impostazioni del risolutore iterativo di equazioni lineari" gruppo contiene i parametri relativa tolleranza e massimo numero di iterazioni del risolutore di equazioni lineari utilizzati per risolvere lo studio di analisi statica che precede la soluzione studio deformazione. Il gruppo "Impostazioni della ricerca degli autovalori (frequenze)" contiene i parametri del solutore iterativo autovalore, come la tolleranza relativa e Numero massimo di iterazioni.

 

 

Nel gruppo «Parametri di analisi» l'utente può impostare le opzioni seguenti:

Numero di modi di instabilità. L'utente può specificare di identificare il numero di carichi critici e le rispettive modalità di instabilità. Per scopi pratici, la più importante è la prima modalità, corrispondente al carico minima critica. Tuttavia, l'utente può anche trovare i carichi critici di altri modi di instabilità.

Nel gruppo «Form Finding Stato» per il parametro «Soluzione di sistema», si è tenuto a indicare la possibilità di utilizzare la memoria su disco ([Personalizza]): automatico, non è disponibile, obbligatorio. L'uso della memoria su disco permette all'utente di salvare la decomposizione della matrice di rigidezza del disco.

Tolleranza relativa - l'accuratezza della determinazione carichi critici; una volta raggiunta questa precisione, il processo iterativo si arresta.

Il numero massimo di iterazioni - il numero di iterazioni critica, dopo aver raggiunto il quale la soluzione iterativa del sistema di equazioni termina, anche se la precisione di soluzione richiesta non è stato raggiunto.

Stabilizzare il modello non fissata. Solitamente, l'analisi instabilità del modello non fisso, che viene compensata soltanto da forze, è impossibile. A causa errori di arrotondamento il modello viene spostato nello spazio o ruota. Questi spostamenti sono significativamente più grandi deformazioni che si verificano nel modello a seguito di un'azione forze statiche e non consentono di stimare lo stato di sforzo-deformazione del sistema. Questo flag accende la stabilizzazione del modello non fissato nello spazio. Il principio della stabilizzazione è il seguente. Su tutti gli aspetti del modello vengono applicate molle morbide immaginari. Si presume che la rigidezza delle molle è trascurabile rispetto alla rigidità del materiale da cui è stato effettuato il corpo. Pertanto, essi non influenzano significativamente il risultato del calcolo stress. Ma questo molle non consentono il modello di muoversi nello spazio in maniera incontrollata. L'utente può scegliere un valore accettabile di rigidità per stabilizzare il sistema in ciascun caso pratico.

Nel gruppo "Finite-Element Method" l'utente può impostare la modalità «Calcola utilizzando elemento lineare». Questo facilita il calcolo molto più veloce per una stima approssimativa della modalità di deformazione ampiezze relativa distribuzione su una maglia sufficientemente fine.

La scheda [Termoelasticità] permette di definire le modalità di calcolo dei carichi termici. Le sue impostazioni sono completamente coincidono con le impostazioni di termoelasticità in analisi statica

La scheda [Risultati] imposta i tipi di risultato visualizzabili nella struttura di studi dopo aver terminato i calcoli.

 

 

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