Etap obciążenia

Obciążenie przyłożone do obiektu można sklasyfikować jako obciążenie statyczne lub dynamiczne. W przypadku pierwszego, wielkość i kierunek obciążenia nie zmieniają się w czasie, natomiast obciążenie dynamiczne charakteryzuje się ciągłą zmiennością tych wartości w czasie. Przykładem obciążenia statycznego może być ciężar przedmiotu ustawionego na półce, natomiast przykładem obciążenia dynamicznego – siła sejsmiczna działająca na wysoki budynek podczas trzęsienia ziemi.

Rodzaje obciążeń w analizie MES:

• obciążenie statyczne – stała wartość i kierunek w czasie
• obciążenie dynamiczne – zmienne wartości w funkcji czasu
• obciążenie quasi-statyczne – przyrostowe, powolne zwiększanie siły

Jak przebiega etap obciążenia w analizie quasi-statycznej?

Rozważmy jednak przypadek, w którym obciążenie jest stopniowo zwiększane od zera do dowolnej wielkości. Taki przypadek nazywamy obciążeniem quasi-statycznym. W analizie metodą elementów skończonych istnieją dwa główne sposoby odwzorowania takich obciążeń quasi-statycznych: w analizie statycznej i dynamicznej.

W analizie dynamicznej zmiana obciążenia quasi-statycznego jest wyrażana jako funkcja czasu i przetwarzana w prosty sposób. Natomiast w analizie statycznej traktowana jest jako analiza nieliniowa, dlatego konieczne jest zastosowanie technik iteracyjnych, takich jak metoda Newtona-Raphsona.

W tej iteracyjnej procedurze dzielimy przedział czasowy obciążenia quasi-statycznego na skończoną liczbę kroków obciążenia i w każdym kroku stopniowo zwiększamy wartość siły poprzez analizę nieliniową. Wielkość przyrostu obciążenia podzielona przez przedział czasowy nazywana jest krokiem obciążenia.

Krok obciążenia i jego wielkość

Wielkość kroku obciążenia jest bezpośrednio związana z dokładnością analizy nieliniowej oraz czasem jej wykonania. Innymi słowy, im większy krok obciążenia, tym krótszy czas analizy, ale dokładność wyników może się zmniejszyć.