Effiziente Strukturanalyse mit Abaqus: Load Cases und Envelope-Plots

Strukturen werden häufig mit verschiedenen Lasten beansprucht. Wird für jede Last ein eigener Step angelegt, löst Abaqus das Gleichungssystem K u = f auch bei linearem Verformungsverhalten mehrmals (K ist die Steifigkeitsmatrix, u ist der zum Lastvektor f gesuchte Verschiebungsvektor). Ist das Verformungsverhalten linear, kann man die Rechenzeit signifikant reduzieren, wenn man in einem Linear Perturbation Step die unterschiedlichen Lasten einzelnen Load Cases zuordnet, so dass nur ein Lösungsschritt erforderlich ist.

Die Anlage von Load Cases ist in Abb. 1 für einen Zwei-Feld-Träger gezeigt, der sowohl mit einer Gleichlast im ersten Feld als auch mit einer Einzellast im zweiten Feld alternativ beansprucht wird.

Liegt das maximale/minimale Moment eines jeden Lastfalls unterhalb eines festgelegten Grenzwertes, der mit der zulässigen Zugspannung und den Querschnittsabmessungen bestimmt ist, ist die Tragfähigkeit des Zwei-Feld-Trägers nachgewiesen. Für den Nachweis im ersten Feld ist nach Abb. 2 Lastfall 1 entscheidend, für den Nachweis im zweiten Feld ist hingegen Lastfall 2 anzusetzen. Sind viele Lastfälle zu berücksichtigen, erfordert der Tragfähigkeitsnachweis die Analyse vieler Momentenverläufe - dies ist sehr zeitaufwendig. Viel Zeit kann gespart werden, wenn man mit Abaqus/CAE einen Envelope-Plot erstellt. Dazu wird ein neuer Frame mit dem Namen New_Load_Case angelegt. In die zugehörige Dialogbox gelangt man über das Hauptmenü, siehe Abb. 3. Für Envelope-Plots ist als Operation Find the minimum value over all frames auszuwählen. Der neu erstellte Frame ist unter dem Session Step angelegt, der automatisch hinzugefügt wird.