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技术支持中心知识库文章节点分析为0%或无法达到100%
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节点分析为0%或无法达到100%
Connection designSteelKnowledge baseConnectionEN (Eurocode)

节点分析为0%或无法达到100%

本文也提供以下语言版本
ENCZDEESFRITPTNLHUROKRPLTHTRVIZH
AI从英语翻译

当 IDEA StatiCa 节点分析无法达到 100% 或停留在 0% 时,通常是在提示存在数值不稳定、材料输入错误或几何网格畸变。分析引擎会检测这些情况,让用户能够查看导致结果不完整或不稳定的潜在原因。本文将逐一解析最常见的计算失败原因。

  • 达到极限应变时停止
  • 节点过于复杂
  • 摩擦型夹紧件的分析模型不稳定
  • 材料属性被设置为 0
  • 由于长圆孔中存在未约束方向导致分析失败
  • 几何非线性分析 (GMNA) 过程中空心截面失稳
  • 圆形空心截面的有限单元未对齐
  • 空心构件圆弧段中的有限单元过薄

分析也可能因奇异性而停止 - 有关奇异性的更多信息,请参阅什么是奇异性警告。

达到极限应变时停止

在项目设置中,可以启用达到极限应变时停止功能。启用后,当节点的任一部分(例如板件、焊缝等)达到其承载能力时,分析即会停止。如果节点过载,分析会在输入的荷载效应被完全施加之前停止,并显示实际已施加荷载的百分比。

如需查看完整结果,请进入规范设置 并取消勾选达到极限应变时停止 - 软件随后将按 100% 的荷载进行计算。

节点过于复杂

当节点模型非常复杂时,有限元分析的默认计算能力可能不足,导致分析停留在 0%。这种情况下,可以调整计算能力,使分析得以完成。

在项目设置中,将分析迭代次数 由默认值 25 提高(例如提高到 50),并将发散迭代次数由默认值 3 提高(例如提高到 5)。这样可以增强计算能力,但计算时间也会相应延长。

摩擦型夹紧件的分析模型不稳定

在对基于摩擦和预紧螺栓的节点(例如夹紧节点)建模时,IDEA StatiCa 中的 CBFEM(基于组件的有限元模型)无法直接计算板件之间的摩擦并进行规范校核。

在此类节点中,仅施加拉力/压力,并通过接触传递(仅受压),会产生较小的撬力剪力。由于未考虑摩擦,剪力无法传递,因此模型不稳定。

在这种情况下,需要添加一条“辅助”焊缝来承担这一较小的剪力。为此,可以使用带有偏移的局部焊缝。这样分析即可完成,而辅助焊缝对模型行为的影响可以忽略不计。

材料属性被设置为 0

如果某项材料属性填写为 0(零)或其他不可接受的值,且该材料在项目中被使用,则有限元模型无法计算,分析会停留在 0%。该属性可能是截面、钢材、螺栓等级等的属性。

材料参数可以在材料 选项卡中编辑,也可能是通过 BIM 链接或 CSV 文件(MPRL 数据库)以 0 值导入的。

由于长圆孔中存在未约束方向导致分析失败

在 IDEA StatiCa Connection 中,长圆孔内的螺栓不提供沿孔长轴方向的抗力,允许在该方向自由移动。如果荷载或反力分量沿长圆孔方向作用且没有明确的约束,分析将无法收敛。

要解决此问题,可将节点按带预紧螺栓的摩擦型节点建模,即将剪力传递设置为摩擦 (根据设计规范,这仅适用于适合预紧的高强度螺栓)。

或者,由于实际节点仅允许有限范围的移动,如果设计模型并不需要刻意模拟长圆孔的释放行为,则可以使用标准圆孔 对螺栓建模。在这种情况下请注意,按大多数设计规范(例如 Eurocode、AISC),长圆孔会降低抗剪连接的承载力。由于标准圆孔不会在软件中自动触发这些规范规定的折减,因此必须另行手动校核并验证折减后的抗剪承载力。

几何非线性分析 (GMNA) 过程中空心截面失稳

GMNA 是指高级几何非线性分析,主要针对含空心截面构件的模型,可提供更精确的结果。默认情况下,仅当承载构件为空心截面时才使用 GMNA 求解器。GMNA 分析可以在项目设置中开启/关闭。

当节点过载时,空心截面可能会失稳,导致分析在当前已施加荷载的百分比处中断。

在项目设置中禁用 GMNA 后,分析可以完成至 100%,并显示空心截面及节点其他部分的破坏情况。

圆形空心截面的有限单元未对齐

在 Connection 中,CHS 构件使用平面壳单元建模,这些单元有时与其他网格线不重合。这种情况尤其出现在连接垂直构件时,或在使用切割操作(采用斜切方法)对圆形空心截面构件进行切割和焊接时。

对于空心截面的切割,修改其中一个相连构件的 α - 旋转值有助于使单元对齐,从而生成对接焊缝。对接焊缝以黄线表示,将 3D 视图切换为透明模式时可见。

对于相连的垂直构件,一种变通方法是将截面更改为冷弯型材数据库中顶点数较多的正多边形空心截面。此时圆弧段中过薄的单元可能会引起问题,但只需按下一段所述编辑 项目设置 即可轻松解决。

多边形空心构件圆弧段中的有限单元过薄

在对定义为多边形的圆形空心截面构件建模时,由于多边形空心构件圆弧段中有限壳单元的长宽比问题,计算在某些情况下可能会停留在 0%。

在这种情况下,请在项目设置 – 计算 – 模型中,将矩形空心构件圆弧的划分数由默认值 3 降低到较小的值(例如 1)。此修改会改变多边形空心构件圆弧段中有限壳单元的长宽比。

为避免在多边形空心构件的圆弧段中生成壳单元,用户也可以在将圆形空心截面定义为多边形时,把折弯内半径减小到 1 mm(在构件树中选择相应构件,在属性窗口中编辑截面,并将折弯内半径设置为 1 mm)。

变形超过 1 m

当检测到较大位移时,即使所有规范校核在形式上都通过,总体结果中也会显示警告信息。这些变形通常出现在受荷构件的不可见部分,即凝聚超单元。

在这种情况下,务必检查变形后的模型,并判断节点模型的行为是否正确。请进入校核 选项卡,开启塑性应变 显示、网格和变形 形状,并使用比例在 3D 场景中检查模型。

随后,可根据需要修改模型设置、检查平衡状态下的荷载,或修改设计。

有关分析问题的更多信息,请阅读博客为什么我的验证失败了?和IDEA StatiCa Connection 模型故障排除。

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