انتقل إلى المحتوى

الشروط الحدية والأحمال

في FrontISTR، تُعرَّف الشروط الحدية والأحمال للتحليل الإنشائي وتحليل التوصيل الحراري والتحليل الديناميكي باستخدام الكلمات المفتاحية. في التحليل الإنشائي الساكن، تُجمع الشروط الحدية والأحمال المعرّفة حسب معرّف المجموعة وتُفعّل لكل خطوة عبر !STEP باستخدام سطر BOUNDARY أو LOAD. وفي التحليل الديناميكي أيضًا، يمكن تفعيل !BOUNDARY و!CLOAD و!VELOCITY و!ACCELERATION و!SPRING للطريقة الضمنية حسب المجموعة من !STEP. تُضرب الشروط المتغيرة مع الزمن بمعامل من !AMPLITUDE، وتُعرَّف العلاقات الخطية بين عدة درجات حرية بواسطة !EQUATION.

نظرة عامة على الوظائف

يمكن تصنيف الشروط الحدية والأحمال حسب نوع التحليل كما يلي.

نوع التحليل الكلمات المفتاحية الرئيسية الغرض
التحليل الإنشائي !BOUNDARY يطبق قيودًا ثابتة، وإزاحات مفروضة، ودورانًا مفروضًا حول مركز دوران.
التحليل الإنشائي !CLOAD يطبق قوى عقدية مركزة، وعزومًا على درجات الحرية الدورانية، وعزم دوران حول مركز دوران.
التحليل الإنشائي !DLOAD يطبق ضغطًا سطحيًا، وأحمالًا سطحية، وقوى حجمية، والجاذبية، وقوة الطرد المركزي.
التحليل الإنشائي !SPRING يطبق مساند زنبركية على درجات حرية العقد.
التحليل الإنشائي !TEMPERATURE يحدد مباشرة درجات حرارة العقد المستخدمة في تحليل الإجهاد الحراري أو يقرأها من ملف نتائج.
التحليل الديناميكي !VELOCITY، !ACCELERATION يطبق سرعة أو تسارعًا ابتدائيًا، أو سرعة أو تسارعًا مفروضًا متغيرًا مع الزمن.
تحليل التوصيل الحراري !FIXTEMP، !CFLUX، !DFLUX، !SFLUX، !FILM، !SFILM، !RADIATE، !SRADIATE يطبق درجة حرارة ثابتة، وتدفقًا حراريًا، وحملًا حراريًا بالحمل، وإشعاعًا.
مشترك !AMPLITUDE يحدد معاملات تغيير زمني للشروط الحدية والأحمال في صورة جدول.
تعريف الشبكة !EQUATION يعرّف معادلات القيود متعددة النقاط.

في التحليل الإنشائي، تُعامل أرقام درجات الحرية 1 و2 و3 عادةً كدرجات حرية انتقالية، و4 و5 و6 كدرجات حرية دورانية. تكون درجات الحرية الدورانية ذات معنى في النماذج التي لها ست درجات حرية، مثل عناصر القشرة والعارضة. أما النماذج التي تحتوي فقط على عناصر صلبة ثنائية أو ثلاثية الأبعاد، فيجب تحديد القيود والأحمال ضمن نطاق درجات الحرية التي تملكها العقد المستهدفة.

قيود الإزاحة في التحليل الإنشائي

تُحدد قيود الإزاحة بواسطة !BOUNDARY. يُعطى نطاق درجات الحرية وقيمة لعقدة أو مجموعة عقد. إذا كانت القيمة 0 يصبح القيد تثبيتًا، أما القيمة غير الصفرية فتمثل إزاحة مفروضة أو دورانًا مفروضًا.

في التحليل الإنشائي، يقبل !BOUNDARY نطاق درجات حرية من 1 إلى 6. تقابل 1 إلى 3 الإزاحات الانتقالية، بينما تقابل 4 إلى 6 القيود الدورانية عند العقد التي تملك درجات حرية دورانية. ولأن نطاقًا من درجات الحرية يمكن تحديده معًا، يمكن مثلًا تثبيت 1 إلى 3 في آن واحد لتقييد الانتقال.

عند تحديد المعامل AMP، تتغير قيمة القيد مع الزمن وفق دالة سعة. في التحديد العادي، تُطبق الإزاحة المفروضة على هيئة زيادة وفق معامل الحمل داخل الخطوة أو مقدار تغير دالة السعة. وعند تحديد TOTAL=YES، تُعامل القيمة المحددة كقيمة مستهدفة للإزاحة الكلية.

عند تحديد ROT_CENTER، يمكن تطبيق قيد دوران بالنسبة إلى مجموعة عقد تمثل المركز. في هذا التحديد، تُحسب الإزاحات الانتقالية لمجموعة العقد المستهدفة من مقدار الدوران وتُفرض كقيود. لا يُدعم الجمع بين ROT_CENTER وTOTAL=YES، لذلك تُستخدم قيود الدوران حول مركز دوران كتحديدات تزايدية.

الأحمال المركزة في التحليل الإنشائي

تُحدد الأحمال العقدية المركزة بواسطة !CLOAD. عند إعطاء عقدة أو مجموعة عقد، ورقم درجة حرية، وقيمة حمل، يُدمج الحمل في الطرف الأيمن لتلك الدرجة من الحرية.

تُعامل القيم المحددة لدرجات الحرية الانتقالية 1 إلى 3 كقوى عقدية في اتجاهات الإحداثيات. وفي النماذج ذات درجات الحرية الدورانية، يمكن للقيم المحددة لـ4 إلى 6 تطبيق عزوم على درجات الحرية الدورانية. عند تحديد المعامل AMP، يُضرب الحمل المركز في قيمة دالة السعة.

عند تحديد ROT_CENTER، يُطبق الحمل كعزم دوران حول مجموعة عقد المركز. في هذه الحالة، يُوزع متجه عزم الدوران إلى قوى عقدية استنادًا إلى متجهات الموضع من المركز إلى العقد المستهدفة. ولأن عزم الدوران لا يمكن توزيعه إذا كان المركز وإحدى العقد المستهدفة في الموضع نفسه، يجب التحقق من العلاقة الهندسية بين مركز الدوران ونقاط التحميل.

يلزم الانتباه عند تحديد !CLOAD لمجموعة عقد في نموذج يستخدم أيضًا !MESH مع REFINE (تنقيح الشبكة، Refiner). ينشئ التنقيح عقدًا وسطية جديدة على الحواف الموجودة في مجموعة العقد الأصلية، وتُضاف هذه العقد الوسطية أيضًا إلى مجموعة العقد نفسها. ولأن !CLOAD يعيّن قيمة الحمل المركز نفسها لكل عقدة في مجموعة العقد، يُطبق الحمل المركز نفسه أيضًا على العقد الوسطية المضافة، فينتج حمل كلي مختلف عما كان مقصودًا قبل التنقيح. عند تحديد أحمال مركزة بواسطة مجموعة عقد، يجب أخذ زيادة نقاط التحميل الناتجة عن التنقيح في الحسبان، أو يُفضَّل تحديد العقد المفردة مباشرة.

الأحمال الموزعة والقوى الحجمية في التحليل الإنشائي

تُحدد الأحمال الموزعة والقوى الحجمية بواسطة !DLOAD. يحدد !DLOAD نوع حمل ومعاملاته لمجموعة عناصر أو مجموعة سطح. ويُحدد التغير الزمني بالمعامل AMP.

أنواع الأحمال الرئيسية هي كما يلي.

نوع الحمل الوصف
P0، PP، P1–P6 يطبق ضغطًا على وجه عنصر. تعتمد مطابقة أرقام الأوجه مع أوجه العناصر على نوع العنصر.
PX، PY، PZ يحدد ضغطًا باتجاه إحداثي صريح. ويُحوَّل إلى متجه اتجاه أثناء معالجة الإدخال.
S... يطبق حملًا سطحيًا على مجموعة سطح. يُستخرج رقم الوجه من تعريف مجموعة السطح.
BX، BY، BZ يطبق قوة حجمية في اتجاه إحداثي.
GRAV يحدد متجه تسارع الجاذبية. ويُدمج مع كثافة المادة ويُدرج كقوة حجمية.
CENT يطبق قوة طرد مركزي استنادًا إلى محور دوران وسرعة زاوية.

عند تحديد FOLLOW=YES، يتبع الضغط السطحي اتجاه السطح بعد التشوه. يكون لهذا التحديد معنى في التحليل الإنشائي الذي يأخذ التشوه المحدود في الحسبان. في التحليلات التي تكون فيها اللاخطية الهندسية معطلة، يعطّل التنفيذ ضغط المتابعة.

كما في P1 إلى P6 وS1 إلى S6 في جانب التحليل الحراري، يختلف معنى أرقام الأوجه حسب نوع العنصر. راجع مرجع الكلمات المفتاحية للمطابقة المحددة لأرقام الأوجه وترتيب حقول البيانات.

المساند الزنبركية في التحليل الإنشائي

تُحدد المساند الزنبركية بواسطة !SPRING. عند إعطاء عقدة أو مجموعة عقد، ورقم درجة حرية، وثابت زنبرك، تُضاف صلابة الزنبرك إلى الصلابة القطرية لدرجة الحرية المستهدفة، ويُدمج في الطرف الأيمن رد فعل زنبركي يتناسب مع الإزاحة الحالية.

عند تحديد درجات الحرية 1 إلى 3، يُعامل الدعم كزنبرك انتقالي. وفي النماذج ذات درجات الحرية الدورانية، يسمح تحديد 4 إلى 6 باستخدام زنبركات دورانية. تحقق من تكوين درجات الحرية حتى لا تُسند زنبركات إلى درجات حرية غير موجودة في النموذج المستهدف.

في التنفيذ الحالي، لا تتغير صلابة زنبرك !SPRING مع الزمن بواسطة دالة سعة مستقلة. داخل الخطوة، تُجمَّع وفق معامل الخطوة. ولتشغيل مسند زنبركي أو تعطيله، استخدم معرّف المجموعة و!STEP مع تحديد LOAD للتحكم به لكل خطوة.

أحمال درجة الحرارة في التحليل الإنشائي

استخدم !TEMPERATURE لتطبيق أحمال ناشئة عن الانفعال الحراري في التحليل الإنشائي. عند تحديد درجة حرارة لكل عقدة أو مجموعة عقد، تُجمَّع قوى عقدية مكافئة لتحليل الإجهاد الحراري استنادًا إلى الفرق عن درجة الحرارة المرجعية أو درجة الحرارة السابقة. يُحدد معامل التمدد الحراري في تعريف المادة. وتُحدد درجة الحرارة المرجعية بواسطة !REFTEMP.

يمكن تحديد درجة الحرارة مباشرة في ملف التحكم أو قراءتها من ملف نتائج ناتج عن تحليل التوصيل الحراري أو تحليل آخر. عند تحديد READRESULT، لا تُقرأ درجات حرارة العقد من أسطر البيانات؛ بل تُقرأ بيانات النتائج المحددة بواسطة SSTEP وINTERVAL وREADTYPE والمعاملات ذات الصلة. عند استخدام ملف نتائج، يجب أن يتوافق زمن الحفظ أو رقم الخطوة فيه مع التحديد في جانب التحليل الإنشائي.

لأن !TEMPERATURE لا يحتوي على معامل AMP، فهو لا يخضع للقياس بواسطة دالة سعة. لتغيير سجل درجات الحرارة، تحكم في بيانات درجة الحرارة نفسها، أو نتائج التحليل الحراري المقروءة، أو تقسيم الخطوات.

الشروط الابتدائية والقيم المفروضة في التحليل الديناميكي (السرعة والتسارع)

في التحليل الديناميكي، يمكن بواسطة !VELOCITY و!ACCELERATION تحديد شروط ابتدائية أو قيم مفروضة للسرعة أو التسارع. يحدد كلاهما عقدة أو مجموعة عقد، ونطاق درجات حرية، وقيمة. نطاق درجات الحرية هو من 1 إلى 6؛ وفي النماذج ذات درجات الحرية الدورانية، تقابل 4 إلى 6 السرعة الزاوية أو التسارع الزاوي.

يحدد TYPE=INITIAL السرعة الابتدائية أو التسارع الابتدائي عند بدء التحليل. عند إعطاء سرعة ابتدائية، يُحسب التسارع الابتدائي بما يحقق الاتساق مع معادلة الحركة. وعند إعطاء تسارع ابتدائي، يوجد مسار يُحسب فيه السرعة الابتدائية.

يحدد TYPE=TRANSIT سرعة مفروضة أو تسارعًا مفروضًا متغيرًا مع الزمن. إذا حُذف TYPE، يُعامل على أنه TRANSIT. عند تحديد AMP، تُستوفى دالة السعة عند زمن التحليل الديناميكي وتُضرب في القيمة المفروضة.

القيود متعددة النقاط

استخدم وظيفة القيود متعددة النقاط عند الحاجة إلى فرض علاقة خطية بين عدة درجات حرية عقدية. الكلمة المفتاحية المقابلة هي !EQUATION، ويمكنها تمثيل علاقات مثل الربط الصلب، والحدود الدورية، وعلاقات الإزاحة بين العقد التي يصعب تمثيلها بقيد ثابت على عقدة واحدة ودرجة حرية واحدة.

لإرشادات استخدام القيود متعددة النقاط، وكيفية معالجتها من جانب الحالّ الخطي، وعلاقتها بوظائف ربط درجات الحرية الأخرى مثل التلامس TIED، راجع القيود متعددة النقاط.

الشروط الحدية في تحليل التوصيل الحراري

في تحليل التوصيل الحراري، تُطبق درجة الحرارة الثابتة، والتدفق الحراري، والحمل الحراري، والإشعاع كشروط حدية. وبشكل منفصل عن !STEP للتحليل الإنشائي، يُحدد التحكم الزمني للتحليل الحراري بواسطة !HEAT.

الكلمة المفتاحية الهدف الوصف تحديد السعة
!FIXTEMP عقدة أو مجموعة عقد يثبت درجة الحرارة. AMP
!CFLUX عقدة أو مجموعة عقد يطبق تدفقًا حراريًا عقديًا مركزًا. AMP
!DFLUX عنصر أو مجموعة عناصر يطبق تدفقًا حراريًا موزعًا على حجم عنصر أو وجه عنصر. AMP
!SFLUX مجموعة سطح يطبق تدفقًا حراريًا على مجموعة سطح. AMP
!FILM عنصر أو مجموعة عناصر يطبق شرط حمل حراري على وجه عنصر. AMP1، AMP2
!SFILM مجموعة سطح يطبق شرط حمل حراري على مجموعة سطح. AMP1، AMP2
!RADIATE عنصر أو مجموعة عناصر يطبق شرط إشعاع على وجه عنصر. AMP1، AMP2
!SRADIATE مجموعة سطح يطبق شرط إشعاع على مجموعة سطح. AMP1، AMP2

في !DFLUX، يمثل BF توليدًا حراريًا حجميًا، بينما تمثل S0 إلى S6 تدفقًا حراريًا على أوجه العناصر. في !FILM تُحدد أوجه العناصر بواسطة F0 إلى F6، وفي !RADIATE بواسطة R0 إلى R6. ولأن مطابقة أرقام الأوجه مع أوجه العناصر الفعلية تعتمد على نوع العنصر، راجع مرجع كل كلمة مفتاحية للتفاصيل.

في شرط الحمل الحراري، يُحدد معامل الحمل الحراري ودرجة الحرارة الخارجية. وفي شرط الإشعاع، يُحدد معامل مكافئ للانبعاثية ودرجة حرارة المحيط. يقابل AMP1 جانب المعامل، ويقابل AMP2 جانب درجة الحرارة الخارجية أو المحيطة، ما يسمح بتغير زمني مستقل لكل منهما.

دوال السعة

تعرّف دالة السعة التغير الزمني لشرط حدي أو حمل باستخدام جدول للأزمنة والقيم. في الإدخال، يُعرّف جدول زمني مسمى بواسطة !AMPLITUDE ويُشار إليه من المعامل AMP أو AMP1 أو AMP2 للكلمة المفتاحية المستهدفة.

الكلمات المفتاحية الرئيسية القابلة للتطبيق هي كما يلي.

يُقرأ !AMPLITUDE بصيغة جدولية (DEFINITION=TABULAR)، ويُعامل نوع الزمن على أنه زمن الخطوة (TIME=STEP). يمكن تعريف القيم كقيم نسبية أو مطلقة، لكنها تُستخدم عادةً في الكلمات المفتاحية الفردية كمعاملات تضرب قيمة أساس.

لا يخضع !TEMPERATURE لدوال السعة. كذلك، لأن !SPRING لا يُجمّع مع تغير زمني مستقل لثابت الزنبرك، يتم تشغيل المساند الزنبركية أو تعطيلها بواسطة التحكم بالخطوات.

انظر أيضًا