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Hallo,
ich habe bisher wenig Erfahrung mit Fe-Analysen und folgendes Problem:
Ich habe einen zweidimensionalen Stahlrahmen mit circa 400 linearen Beam-elementen modelliert, allerdings dreidimensional, die 3-richtung an den verbindungen gelagert. ausserdem habe ich Join-connector-elemente, und hinge-connector-elemente denen ich plasticity- und dampingeigenschaften zuweise. mein erdbeben dauert 80 sekunden, ich habe alle 0.02 sekunden einen beschleunigungswert. ausserdem rechne ich nichtlinear, sowohl geometrisch (habe 400 tonnen einzellasten auf der äussersten stütze...) als auch materiell. Wieviel Zeit würdet ihr für eine solche Rechnung grob einkalkulieren? Eher Minuten oder Stunden? Wieviele, 1,3 oder 10, 20...?
Wie könnte man die Rechnung beschleunigen? Gibt es ausser der Half-Step-Residual-Tolerance noch einen Eingabewert, mit dem man die Genauigkeit der Ergebnisse und damit die Dauer der Rechnung steuern kann, bspw. maximal akzeptierter Fehler...?
Vielen Dank im Voraus, Gruss Tobias

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Hallo Tobias,
ich glaube, Du machst Dir mit einer expliziten Analyse das Leben schwer. Für den Fall einer Erdbebenanalyse eignet sich die Prozedur "Response spectrum analysis", damit schaust Du, wie sich Deine Struktur bei einer sogenannten Fusspunkterregung verhält. In Deinem Fall wäre die Erregung das Beben, das Deinen Rahmen erregt. Wenn ich mich recht erinnere, sind milde Nichtlinearitäten dabei erlaubt (in Deinem Fall die Plastifizierung der Konnektoren).
Wenn Du eine solche Response spectrum analysis durchführst dürfte die Rechnung mit 400 Balkenelementen in cirka 1-5 Minuten durchlaufen.
Gruß,
M.

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Hi,
vielen Dank erstmal.
ich fürchte, auf die implizite Rechnung kann ich nicht verzichten, bzw kommt die Response Spectrum Analyse aus meiner Sicht nicht infrage, da ich möglichst genaue Ergebnisse brauche und  Nichtlinearitäten wegen der grossen Einzelmassen und starken Anregung (Erdbeben mit 5000 jährlicher Widerkehrperiode, bspw Kobe 1995, MAximalbeschleunigung 1,5 g, andere 1,9 g) eine grosse Rolle spielen. Oder?

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Hallo Tobias,
Du mußt abschätzen, ob die nicht-linearen Effekte bei Deiner Analyse wirklich zur Geltung kommen. Nicht-lineares Verhalten kann bei Dir von der Geometrie kommen und den plastifizierenden Teilen. Milde Nichtlinearitäten, wie Plastizität werden in der Response Spectrum Analysis berücksichtigt, was nicht geht sind grobe Nichtlinearitäten, wie wechslende Kontakte. Du hast eine Belastung, die ganze 80 Sekunden anhält. Wenn in diesen 80 Sekunden etwas so stark plastisch deformiert, daß es erheblichen Einfluß auf die Lösung hat, scheint mir das Material sehr schwach zu sein. In nur 80 Sekunden haben nicht einmal die sehr heißen Stahlbalken des WTC versagt, so etwas dauert etwas länger.
Große Massen ok, aber diese müssen erst einmal so stark und so lange erregt werden, daß sich hier etwas tut, was Probleme machen könnte.

Vorschlagsweise kannst Du folgendermassen rechnen:
Zuerst eine statische Analyse (general static), bei der Du die statische Deformation der Struktur ermittelst. So sieht Dein Gebäude im "Ruhezustand" aus. Wenn sich dabei etwas plastisch oder geometrisch verformt hat, wird das später berücksichtigt. Dann machst Du in diesem Zustand eine Frequenzanalyse, gefolgt von einer Analyse mit Fußpunkterregung (base motion exitation) und ggf einer Response Analysis. Dabei kannst Du auch mit dem direkten Solver arbeiten, der alle Nichtliniearitäten mitnimmt. Wenn Du dann siehst, daß die Ergebnisse nicht plausibel erscheinen, kannst Du immer noch explizit rechnen.
Bei der expliziten Rechnung besteht die Gefahr, daß sie erstens sehr lange dauert (sehr viele Inkremente) und daß zweitens die Ergebnisse von hochfrequenten Schwingungen überlagert werden, die Du evtl. gar nicht haben wolltest. Die Dauer der Rechnung kannst Du abschätzen, indem Du sie anstartest und dann im sta-File schaust, wie klein die Inkremente sind. Nach einer Weile siehst Du, wieviele Inkremente pro Minute geschafft werden und kannst damit in etwa die Gesamtzeit abschätzen.

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Vielen Dank!
Dann werde ich gleich mal eine Vergleichsrechnung machen.
Eine Implizitrechnung dauert bei mir übrigens circa 3 Stunden. Automatische Zeitinkrementierung, maximales Inkrement 0.01 Sekunden, Outputanforderung exakt alle 0.02 Sekunden, da ich in diesem Abstand auch meine Horizontalbeschleunigungsdaten habe.
Gruss Tobias

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