Wie kann ein Stabilitätsproblem oder ein Knicken der Konstruktion mit einer linearen statischen Analyse abgeschätzt werden?

Grundsätzlich sind schlanke Konstruktionen anfällig für Stabilitätsprobleme. Das heißt die Konstruktion versagt obwohl die Spannungen in der linear statischen Analyse unterhalb der zulässigen Spannungen sind. Dieser Fall kann mit der linear statischen Berechnung zwar nur sehr grob abgeschätzt werden, aber immerhin stehen 2 Funktionen zur Verfügung die einen Hinweis auf ein Versagen der Konstruktion liefern.

Im Beispiel wird eine Knickanalyse durchgeführt und anschließend eine linear statische Studie.

Knickanalyse:
Eingespannter Stab mit Drucklast

Drucklast 1000N
Der Knicklastfaktor wird mit 4,07 berechnet. Die theoretische Maximallast ist damit 4070N.

Linear statische Analyse:

Das Lastniveau wird auf 5000N erhöht. Deutlich über der theoretischen Knicklast.
Bei den Eigenschaften wird die Standardeinstellung verwendet.

Das Programm liefert Ergebnisse, und sogar mit sehr niedrigen Spannungen.

Es kann eine Kontrollrechnung mit 2 Funktionen, die auch in der linear statischen Berechnung zur Verfügung stehen, gemacht werden.

Kontrolle mit Funktion 1: In-Plane

Der Solver wird gestoppt. Numerische Probleme.

Kontrolle mit Funktion 2: Große Verschiebung

Der Solver wird gestopp. Numerische Probleme.

Dieses Beispiel kann als Extremfall betrachtet werden, da es den klassischen ersten Eulerfall darstellt. Da mit diesen beiden Funktionen keine Knickfigur (Knicklast) und auch keine Traglast ermittelt werden kann, ist eine genauere Auswertung der Berechnung nicht möglich. Die Berechnung bricht ab, daher kein Ergebnis. Ein Abbruch der Berechnung mit einer dieser beiden Funktionen ist aber eine Warnung, dass ein Stabilitätsproblem vorhanden sein kann.

Es empfiehlt sich schlanke Konstruktionen immer mit einer Knickanalyse (Simulation Professional) oder einer nichtlinearen Studie (Simulation Premium) zu untersuchen.