Probléma leírása #
Egy statikai rendszert akkor nevezünk instabilnak, ha nem létezik egyensúlyi állapot. Az instabil modellek lineáris statikai vizsgálata ugyan lehetséges, de az eredmények megbízhatósága megkérdőjelezhető. Ugyanakkor az eredmények elemzése segíthet az instabilitás okának feltárásában. Instabil modelleken más típusú analízis jellemzően nem fut le.
Az instabilitások csak részben lokalizálhatók automatikusan. Azokban az esetekben, amikor nem lehet automatikusan megtalálni a hibát, a számítás után egy üzenet jelenik meg: „A szerkezet modellje instabilitásokat tartalmaz…”
Az instabilitás lehetséges okai #
Támaszok
Ha egy irányban hiányzik a támasz, a modell ellenállás nélkül tud mozogni.
Fontos megjegyezni, hogy a térbeli modelleket mindig mindhárom irányban meg kell támasztani. Ez az elv síkbeli modellek esetében két irányban analóg módon érvényesül.
A csuklók száma
Ha egy csomóponthoz minden elem csuklósan csatlakozik, akkor az a csomópont minden tengely körül szabadon elfordulhat (olyan nyomatéki csuklókat feltételezve, amelyek a nyomatékokon kívül minden erőt képesek átadni).
Ennek megfelelően egy vonal a saját tengelye körül szabadon elfordulhat, ha hozzá az összes tartomány élcsuklókkal kapcsolódik.
Csukló-láncolat
Sorban egymás után elhelyezkedő csuklók csukló-láncolatot alakítanak ki, melyben a „középső” csomópontok ellenállás nélkül képesek a láncra merőlegesen mozogni.
Csuklók a szabad rúdvégeken vagy a tartományéleken
A szabad rúdvégen vagy egy szabad tartományélen elhelyezkedő csuklók instabil csomópontot vagy instabil vonalat eredményeznek.
Csukló elrendezések
A csuklók kedvezőtlen elrendezése instabilitást okozhat.
• Globális instabilitások (pl.: instabil keretek)
• Helyi instabilitások (pl.: az élcsuklók módosítása során kialakuló szabad csomóponti elfordulás)
Az instabilitás okának feltárása #
Az instabilitások automatikus elkerülése
A fent részletezett instabilitások egy részét az AxisVM automatikusan felismeri és lehetőség szerint elkerüli.
Bizonyos típusú instabilitásokat azonban nem lehet automatikusan felismerni, ezekre, a ,,A szerkezet modellje instabilitásokat tartalmaz…” hibaüzenet hívja fel a figyelmet.
• Csukló láncolatok
• Globális instabilitás
Szemrevételezés
Sok esetben a bemenő adatok vizuális ellenőrzésével megtalálhatók az instabilitások. Az instabilitások felkutatásának első lépéseként a modell ellenőrzését kell elvégezni, a megfelelő szempontok mentén.
Kis merevségek
Bizonyos körülmények között az instabilitásnak nincs további jelentősége, mivel nincs olyan erő, amely az esetleges merevtest-szerű elmozdulás irányába hatna. Ebben az esetben a kérdéses csukló merevségre egy megfelelően kis értéket megadva a modell stabilizálható, az eredmények lényeges befolyásolása nélkül.
Az erők és nyomatékok valójában már kis merevség esetén is átadódnak, azonban kis intenzitás mellett is nagy deformációkat okoznak. A merevség-orientált számítással (feszültség alakváltozások lineárisan rugalmas összefüggése) a megfelelő irányban átvitt erők és nyomatékok elhanyagolhatóan kicsik.
Lépésről lépésre történő megközelítés
Ha már sikerült beazonosítani, hogy a modell mely része tartalmazhatja az instabilitást, akkor célszerű a lépésről lépésre történő megközelítést alkalmazni.
- Modell másolatának mentése (Fájl menü → Mentés másként…)
- Az összes csukló eltávolítása (azaz az élmenti csuklók, rúdelemek csuklóinak megszüntetése, minden kapcsolat és támasz merevre állítása) a modell egy bizonyos részéről (pl. szintenként)
- Lineáris statikai számítás elindítása
o Ha a szingularitás üzenet nem jelenik meg újra (azaz a modell stabil), akkor feltételezhető,
hogy az instabilitást egy, a vizsgált területről eltávolított csukló okozta.
o Ha a szingularitás üzenet továbbra is megjelenik, akkor a fent ismertetett lépések a modell
többi részén is végrehajtandóak.
Mivel a számítási eredményeknek ebben a megközelítésben nincs különösebb jelentősége, a számítási idő minimalizálása érdekében nagyobb háló is alkalmazható.
Módszeres megközelítés
- Új tehereset létrehozása
- Csomóponti teher megadása a modell minden egyes csomópontjára
o A teljes modell megjelenítése (minden részlet kikapcsolása)
o „Csomóponti terhek” funkció aktiválása
o Az összes csomópont kiválasztása
- Lineáris statikai számítás elindítása
- Alakváltozások ellenőrzése (eredő elmozdulás eR, eredő elfordulás fR)
o A modell instabil része nagy elmozdulást mutat
Nagy elmozdulások beazonosítása
• Színskála: A színskála határain kívül eső eredményértékek sraffozott felületek vagy vonalak formájában jelennek meg
• Min, Max értékek: a ,,Min,Max értékek” funkció megadja és megmutatja az éppen vizsgált eredménykomponens legalacsonyabb és legmagasabb előforduló értékét az aktuálisan megjelenített elemeken.