問題描述:
分析過程中可能出現(xiàn)數(shù)值精度丟失或者結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(病態(tài))等數(shù)值求解問題。發(fā)生這類問題說明模型存在哪些問題,應(yīng)該采用哪些措施?
解答:
數(shù)值精度丟失(病態(tài))說明模型存在哪些問題?
CSI軟件在方程求解過程采用雙精度算法,提供15(有時為16)位有效數(shù)字。當(dāng)模型中存在剛度截然不同構(gòu)件時,為與高階數(shù)值(對應(yīng)較剛構(gòu)件)進(jìn)行運(yùn)算,程序可能忽略某些低階數(shù)值(對應(yīng)較柔構(gòu)件),這樣就會造成數(shù)值精度丟失。發(fā)生此類警告時,ETABS會報告發(fā)生該警告的位置,這樣工程師可以視情況來決定是否修改模型。關(guān)于數(shù)值問題的詳細(xì)信息可以通過標(biāo)準(zhǔn)求解器(分析》高級SapFire選項)得到。
可能發(fā)生數(shù)值精度丟失的情況包括:
剛度相差很大的框架構(gòu)件通過公共節(jié)點相連;
出現(xiàn)零剛度。當(dāng)檢測到零剛度時,為使數(shù)值計算正常進(jìn)行,程序?qū)υ搫偠荣x一個小值,并給出相關(guān)警告。在這種情況下,應(yīng)對模型進(jìn)行修改,移除產(chǎn)生零剛度的根源。
對包含柔性的相互連接的對象的樓板指定剛性隔板;
對節(jié)點指定了多個釋放,導(dǎo)致節(jié)點自由度孤立(沒有剛度)。在這種情況下,精度丟失的警告說明模型存在問題,應(yīng)該予以修正。
根據(jù)數(shù)值精度丟失的數(shù)量,應(yīng)該采取的措施包括:
少于6個數(shù)值精度——對結(jié)果沒有大的影響,求解足夠精確。
在6到11個數(shù)值精度之間——當(dāng)預(yù)估的數(shù)值精度丟失大于6時,程序?qū)⒔o出警告信息。分析結(jié)果可能是可接受的,也可能是不可接受的。用戶應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查結(jié)果,特別是荷載總和。
大于11個數(shù)值精度——當(dāng)預(yù)估的數(shù)值精度丟失大于11時,程序?qū)⒔o出結(jié)構(gòu)病態(tài)的警告,并中止分析。分析結(jié)果可能不夠準(zhǔn)確(ETABS 會報告發(fā)生數(shù)值問題的位置)。在這種情況下,用戶需要檢查并修改模型。
ETABS 2013 提供多種求解器。若在使用高級求解器或者多線程求解器時發(fā)生了(結(jié)構(gòu)病態(tài)的)警告,用戶需要采用標(biāo)準(zhǔn)求解器(分析》高級SAP Fire選項)重新運(yùn)行分析,以得到關(guān)于警告的完整信息(包括發(fā)生警告處的坐標(biāo)),然后參考上面的建議的措施進(jìn)行處理。
導(dǎo)致數(shù)值精度問題(包括病態(tài))的另一個原因是 自動合并容差 太小。程序的默認(rèn)值為1mm,該值很少需要修改,可通過命令 選項》容差 來查看和修改。
精度丟失的數(shù)量是如何估計的?
精度丟失的數(shù)量是在剛度矩陣縮減過程中,通過比較剛度矩陣中數(shù)值的量級來完成的。有時,精確計算精度丟失的數(shù)量和位置是不可能,所以通常只是給出一個估計值。注意:精度丟失的檢查是對組裝后的剛度矩陣進(jìn)行的,并不是在剛度矩陣組裝過程中。
數(shù)值精度丟失會對哪些結(jié)果產(chǎn)生影響?
數(shù)值精度丟失會對剛度矩陣以及求解的數(shù)值都產(chǎn)生影響。因為剛度決定了力和位移之間的關(guān)系,所以丟失數(shù)值精度會對結(jié)構(gòu)響應(yīng)產(chǎn)生影響。
發(fā)生一個剛體約束丟失精度的警告,該警告應(yīng)如何理解?
剛體約束(以及其它剛性約束)會生成一個主控節(jié)點。程序通過它來控制(指定到該約束的)其它節(jié)點的運(yùn)動。主控節(jié)點(的位移)會成為平衡方程的一部分,而被約束節(jié)點則不會。當(dāng)約束出現(xiàn)精度丟失時,程序會報告主控節(jié)點所在位置,而不是被約束節(jié)點。