|
||
U štíhlých konstrukcí mohou mít osové síly v prutech velký vliv na tuhost celé konstrukce a na tuhost jejích částí. Obecně se dá říci, že tahové síly tuhost konstrukce zvětšují a tlakové síly naopak tuhost konstrukce zmenšují.
Je možné definovat počáteční předpínací síly jednotlivých prutů. Tyto síly se uvažují konstantní po celé délce prutu.
Účinek počátečního předpětí může být brán v úvahu ve VŠECH nebo v ŽÁDNÉ nelineární kombinaci. Navíc může být s ohledem na počáteční předpjetí proveden výpočet vzpěru a analýza dynamického volného kmitání.
Když je prut s takovýmto typem nelinearity vložen do konstrukce, je označen následujícím symbolem (pamatujte, že aby tento symbol mohl být zobrazen, musíte mít nastaveny parametry zobrazení na zobrazování dat o modelu).
|
Normálová síla |
Specifikuje počáteční osovou sílu použitou v prutu. |
Počáteční napětí může být zadáno dvěma formami. Buď jako výsledek zatěžovacího stavu, event. nelineární kombinace, nebo jako daná počáteční normálná síla na některých prvcích. Ve druhém případě je síla převedena na smrštění, nebo roztažení prutů a tento stav je vypočten, aby bylo získáno rovnovážné řešení. S výsledkem tohoto stavu se pak pracuje stejně jako v prvním případě.
V principu je na počáteční napětí pohlíží jako na výsledek zatížení, které proběhlo před daným zatěžovacím stavem, nebo nelineární kombinací. Geometrie, kterou uživatel zadal je však předpokládána před tímto počátečním zatížením. Řešení, které je využito jako počáteční je tedy provedeno na zadané geometrii. V dalším se postup liší podle toho zda se jedná lineární, nebo nelineární výpočet a podle toho jestli jde o I., II., nebo III. řád. (I. řád geometricky lineární výpočet, II. řád je v dialogu uveden pod heslem Timoshenko, III. řád je uveden heslem Newton-Raphson.).
Počáteční napětí je využito jen pro určení vlivu napjatosti na tuhost konstrukce (tzv. geometrické matice tuhosti). S výhodou je možno např. využít napjatosti od stálého zatížení pro řešení všech zatěžovacích stavů konstrukce, případně i dynamické odezvy. Vzhledem k tomu, že se levá strana rovnic nemění zůstává v platnosti princip superpozice (s možností automatického výpočtu nejúčinnějších kombinací) se současným započítáním podstatného vlivu geometrické nelinearity. Počáteční napjatost, ani deformace se nepřipočítají k výsledkům (nebylo by potom možno provádět kombinace).
Pro všechny druhy nelineárních výpočtů platí, že výsledky nelineárního řešení zahrnují i deformaci a napjatost od počátečního zatížení (tedy ne jen vliv napjatosti na tuhost konstrukce).
a) I. a II.řád
Počáteční napětí se použije pro změnu tuhosti konstrukce. Výpočet proběhne na zatížení dané nelineární kombinace a výsledky počátečního zat. stavu se potom připočítají k výsledkům, včetně deformací a reakcí.
b) III.řád
Deformace z výsledků počátečního stavu se připočítají ke geometrii, řešení tedy probíhá na změněné geometrii. Počáteční zatížení se zavede do výpočtu jako staré, podobně jako u výpočtu fází. Po skončení výpočtu je třeba ještě připočítat počáteční deformace k deformací řešené nelineární kombinace, aby uživatel dostal připočtením těchto celkových deformací k původní geometrii výsledný tvar konstrukce (neví totiž, že výpočet proběhl na změněné geometrii). Řešení počátečního napětí u třetího řádu probíhá obdobně jako výpočet ve fázích.
Ve všech případech nelineárních výpočtů je tedy na rozdíl od lineárního řešení výsledek počátečního stavu plně zahrnut do výsledku řešení (včetně počátečních deformací). Pro dopočet podrobných sil na prutech jsou použity výsledné koncové síly včetně výsledků počátečního zat. stavu i výsledné zatížení prutů (včetně počátečního zatížení).