Warning: Die Steifigkeitsmatrix ist Singulär!, Struktur instabil im...

Manchmal erhalten Sie beim Start der Berechnung die Warnmeldung „Die Steifigkeitsmatrix ist singulär!  Struktur instabl im FE-Knoten (...)  in Richtung ( ...)  gefunden,  und die Berechnung wird gestoppt.

Diese Meldung besagt, dass aufgrund einer Instabilität die Berechnung nicht fortgesetzt werden kann. Dies bedeutet, dass es ein Problem mit den Freiheitsgraden in der Struktur gibt.
Der Knoten oder Stab, an dem die (erste) Instabilität gefunden wird, wird angezeigt.

Um die Quelle der Instabilität zu identifizieren, erscheint nach dem Klicken auf „OK“ ein neues Fenster, in dem es möglich ist, das Modell zu animieren, um schnell den Teil des Modells zu identifizieren, der Probleme verursacht.

Um die Animation auszuführen, sollten Sie auf die Schaltfläche Animation starten in der oberen linken Ecke klicken.

Beachten Sie auch, dass der Ort, an dem das Problem auftritt, identifiziert werden kann, indem der (Mesh-)Knoten identifiziert wird, an dem die Instabilität gefunden wurde, z. B. der Knoten N17 in der obigen Warnmeldung. Um diesen Knoten im Modell zu lokalisieren, geben Sie einfach selmn (für einen FE Netzknoten) oder sel (für einen physischen Knoten im Modell) gefolgt von der Knotennummer oder dem vollständigen Knotennamen im SCIA eingabeleiste ein. Im Falle eines Mesh-Knotens wird die Position eines solchen Knotens im grafischen Hauptfenster hervorgehoben. Im Fall eines physischen Knotens wird der Knoten ausgewählt.

Schauen wir uns das Beispiel unten an. Das Problem findet sich im Knoten N1, Richtung fiX (Rotation um die x-Achse).

 

Die Stützen in den Endknoten des Trägers sind beide voll gelenkig (Rx, Ry, Rz = frei). Das bedeutet, dass eine Drehung des Stabes um die eigene Achse nicht verhindert wird: Die geringste Torsion des Stabes führt zu einer Instabilität. Das Setzen von Rx = Starr in eine der Stützen in den Endknoten löst die Instabilität in diesem Fall.

Wenn Sie das Warnmeldungsfenster bestätigen, öffnet sich ein Animationsfenster. Wenn Sie die Animation abspielen, können Sie sehen, wie die Instabilität aussieht. Wir können sehen, dass sich der Balken um seine eigene Achse (x-Achse) dreht:

Tipp: In einem großen Projekt wird es nicht immer einfach sein, den angegebenen Stab oder Knoten zu finden. Der Befehl „Auswahl“ kann sich dort als äußerst nützlich erweisen:

• Geben Sie im SCIA eingabeleise (Spotlight ) den Befehl SEL gefolgt von einem Leerzeichen und dem vollständigen Namen des angeforderten Mitglieds oder Knotens (z. B. SEL N1) ein.
• Mit dem Befehl  Zoom-> Zoom an Auswahl anpassen  können Sie die ausgewählte(n) Entität(en) vergrößern, um die Ursache der Instabilität herauszufinden.