انتقل إلى المحتوى

التحكم في الخطوات

يتقدم التحليل الإنشائي في FrontISTR مع تبديل شروط الحدود والأحمال والتلامس وتفعيل العناصر على أساس كل خطوة. تشرح هذه الصفحة المدة الزمنية والخطوات الفرعية ومعايير التقارب لكل خطوة، وكيفية الاختيار بين الزيادات الثابتة والزيادات التلقائية وcutback.

مصطلحات الزمن في التحليل

تميّز هذه الصفحة زمن التحليل باستخدام المصطلحات التالية.

  • الزمن الحالي: إجمالي الزمن المنقضي منذ بداية التحليل.
  • زمن الخطوة: الزمن المنقضي منذ بداية الخطوة الحالية.
  • المدة الزمنية: زمن التحليل الذي تتقدم به خطوة واحدة.
  • الزمن النسبي: زمن الخطوة مقسوماً على المدة الزمنية. يساوي 0 عند بداية الخطوة و1 عند نهايتها.
  • الزيادة الزمنية: الزيادة من الزمن الحالي إلى الزمن التالي الذي يُحل عنده الاتزان.

تعريفات المصطلحات المتعلقة بزمن التحليل

الشكل 4.7.1 تعريفات المصطلحات المتعلقة بزمن التحليل

نظرة عامة على الوظيفة

يُنظم التحكم في الخطوات وفق الجوانب التالية.

الجانب الدور موضع التحديد الرئيسي
طريقة الزيادة تحدد ما إذا كانت الخطوة تتقدم بزيادات ثابتة أو تُضبط الزيادة الزمنية وفق حالة التقارب !STEP
نوع الخطوة يحدد ما إذا كانت الخطوة تحليلاً ساكناً أو تحليلاً لزجاً يتضمن اللزوجة المرنة أو الزحف (إعداد مستقل عن نوع التحليل في !SOLUTION؛ صالح فقط للتحليل الساكن ولا يُرجع إليه في التحليل الديناميكي) !STEP
الشروط التي تُفعّل تحدد مجموعات شروط الحدود والأحمال والتلامس وتفعيل العناصر لكل خطوة أسطر بيانات !STEP
معايير التقارب تضبط قيم الحكم مثل المتبقي ومضاعفات Lagrange وزيادات الإزاحة لكل خطوة !STEP
زمن الإخراج يحدد الأزمنة التي يجب عندها إجراء الحساب والإخراج عند استخدام الزيادات التلقائية !TIME_POINTS و!STEP

في التحليل الساكن يمكن اختيار الزيادات الثابتة أو الزيادات التلقائية وcutback. وفي التحليل الديناميكي أيضاً يمكن تبديل الشروط باستخدام عدة إدخالات !STEP، ويوصى بتحديد كل من الزيادة الزمنية الثابتة والمدة الزمنية للخطوة بواسطة !STEP. تُعامل n_step وt_delta في !DYNAMIC كقيم افتراضية عند إغفال !STEP أو للتوافق مع الإصدارات السابقة. ويمكن استخدام الزيادات التلقائية وcutback مع الطرق الضمنية اللاخطية. أما التحكم في زمن تحليل التوصيل الحراري فيتم بواسطة تحديد الخطوة الزمنية في !HEAT لا بواسطة !STEP.

تُحدد الشروط المفعلة في الخطوة بواسطة معرّف المجموعة. وبما أن شروط الحدود والأحمال والتلامس وتفعيل العناصر يمكن تبديلها لكل خطوة، يمكن تمثيل التحميل المرحلي وتبديل شروط التلامس والتحليلات التي تتضمن تسلسل الإنشاء في ملف واحد للتحكم في التحليل. لاختيار أوضاع تفعيل/تعطيل العناصر، راجع تفعيل/تعطيل العناصر.

اختيار التحكم في الخطوات

اختر طريقة الزيادة استناداً إلى لاخطية التحليل وأزمنة الإخراج المطلوبة.

  • في التحليلات الخطية أو التحليلات التي تكتمل في خطوة واحدة، غالباً لا يلزم ضبط التحكم في الزيادات تفصيلياً.
  • في التحليلات الساكنة اللاخطية التي تتغير فيها الأحمال والاستجابات بسلاسة، غالباً ما تكون الزيادات الثابتة كافية. وإذا كان التقارب صعباً، قلّل الزيادة الزمنية.
  • في التحليلات التي تتضمن بدء التلامس أو انفصاله، أو تقدم الخضوع، أو التشوه الكبير، أو تغيرات مفاجئة في اللاخطية المادية، ينبغي النظر أولاً في الزيادات التلقائية وcutback. ويمكن زيادة الزيادة في النطاقات سهلة التقارب وتقليلها في النطاقات صعبة التقارب.
  • إذا كانت النتائج مطلوبة عند أزمنة محددة مع استخدام الزيادات التلقائية، فاستخدم معها قائمة أزمنة الإخراج.

اضبط قيم معايير التقارب لتحقيق توازن بين استقرار التحليل وزمن الحساب. تشديد معايير التقارب يحسن دقة الاتزان في النتائج لكنه يزيد عدد التكرارات. وفي التحليلات التي تتضمن التلامس أو مضاعفات Lagrange، لا يؤثر معيار المتبقي العادي فقط، بل يؤثر أيضاً عدد تكرارات التلامس ومعيار مضاعف Lagrange في تقدم الحساب.

التحكم في خطوات التحليل الساكن

يتكون التحليل الساكن من خطوة تحليل واحدة أو أكثر. يسمى التكرار على الخطوات حلقة الخطوات، ويسمى التكرار الذي يحل خطوة واحدة بتقسيمها إلى زيادات زمنية حلقة الخطوات الفرعية. في كل خطوة فرعية، يُحسب الاتزان باستخدام معامل الحمل وشروط الحدود وحالة التلامس وغيرها من الشروط عند الزمن المحدد.

مع الزيادات الثابتة، تتقدم الزيادة الزمنية داخل الخطوة بالقيمة المحددة. وإذا فشل التقارب، ينتهي التحليل عند تلك النقطة.

مع الزيادات التلقائية وcutback، تُحدّث قيمة أساس الزيادة الزمنية التالية dtime_base من حالة تقارب الخطوة الفرعية السابقة. وإذا فشل التقارب، تُستعاد الحالة المحفوظة سابقاً ويُعاد حساب النطاق الزمني نفسه باستخدام زيادة زمنية أصغر.

تدفق التحكم في الزيادة

الشكل 4.7.2 تدفق التحكم في الزيادة

يكون تدفق الزيادات التلقائية وcutback كما يلي.

  1. عند بداية الخطوة، تُستخدم الزيادة الزمنية الابتدائية كقيمة dtime_base.
  2. حدد الزيادة الزمنية الفعلية بحيث لا تتجاوز زمن نهاية الخطوة أو زمن الإخراج التالي.
  3. احسب الاتزان عند الزمن المتقدم من الزمن الحالي بمقدار الزيادة الزمنية.
  4. إذا تقارب الحساب، قدّم الزمن وزد أو قلّل قيمة dtime_base التالية وفق حالة التقارب.
  5. إذا لم يتقارب الحساب، استعد الحالة، وقلّل dtime_base باستخدام نسبة تقليل cutback، ثم أعد الحساب.
  6. عندما يصل الزمن الحالي إلى زمن نهاية الخطوة، أنهِ تلك الخطوة.

يُحدد ما إذا كانت الزيادة ستزداد أو تنقص من حالة التكرار في الخطوة الفرعية السابقة. والكميات التمثيلية الثلاث المستخدمة في هذا القرار هي كما يلي.

الكمية المعنى
N_max الحد الأقصى لعدد تكرارات طريقة Newton
N_sum مجموع عدد تكرارات طريقة Newton؛ يساوي N_max عند عدم وجود تكرارات تلامس
N_cont عدد تكرارات التلامس

إذا استمرت الحالة التي تتجاوز فيها أي من N_max أوN_sum أوN_cont عتبة جانب التخفيض للعدد المحدد من المرات، تُخفض الزيادة الزمنية. وبالعكس، إذا استمرت الحالة التي تبقى فيها القيم الثلاث كلها ضمن عتبات جانب الزيادة للعدد المحدد من المرات، تُزاد الزيادة الزمنية. وعند زيادتها، تُضبط بحيث لا تتجاوز الحد الأعلى للزيادة الزمنية.

مع الزيادات التلقائية وcutback، ينتهي التحليل على أنه فشل في الحالات التالية.

  • بلوغ الحد الأعلى لعدد الخطوات الفرعية قبل زمن نهاية الخطوة.
  • هبوط قيمة أساس الزيادة الزمنية دون الحد الأدنى للزيادة الزمنية.
  • بلوغ الحد الأعلى لعدد عمليات cutback المتتالية.

يُفعّل المثال التالي الزيادات التلقائية ويحدد زيادة زمنية ابتدائية 0.01، ومدة زمنية للخطوة 2.5، وحداً أدنى للزيادة الزمنية 1E-5، وحداً أعلى 0.3، وحداً أقصى 200 خطوة فرعية. ويُسند إلى الخطوة إعداد معاملات الزيادة التلقائية AP1 وقائمة أزمنة الإخراج TP1 التي تحتوي الأزمنة الإجمالية 1.5 و2.7 و3.9.

!AUTOINC_PARAM, NAME=AP1
0.25, 10, 50, 10, 1
1.25,  1,  1,  1, 2
0.25,  5
!TIME_POINTS, TIME=TOTAL, NAME=TP1
1.5
2.7
3.9
!STEP, INC_TYPE=AUTO, SUBSTEPS=200, AUTOINCPARAM=AP1, TIMEPOINTS=TP1
0.01, 2.5, 1E-5, 0.3

لمعرفة صيغة الإدخال والقيمة الافتراضية لكل معامل، راجع !STEP و!AUTOINC_PARAM و!TIME_POINTS.

التحكم في خطوات التحليل الديناميكي

في التكامل الزمني المباشر للتحليل الديناميكي، حدد طريقة الحل ومعاملات التكامل الزمني بواسطة !DYNAMIC، وحدد خطوات التحليل ومجموعات شروط الحدود والأحمال وطريقة الزيادة بواسطة !STEP. إذا أُغفل !STEP، يُعامل التحليل كتحليل من خطوة واحدة تكون فيه جميع شروط الحدود والأحمال مفعلة.

مع الزيادات الثابتة، حدد DTIME, ETIME في السطر الثاني من !STEP للتحكم في الزيادة الزمنية والمدة الزمنية لكل خطوة. ويسمح تعريف عدة إدخالات !STEP بتبديل مجموعات شروط الحدود والأحمال المفعلة بحسب الخطوة. تُعامل t_delta وn_step في !DYNAMIC كقيم افتراضية لإدخال الخطوة الواحدة القديم الذي يُغفل فيه !STEP وللتوافق مع الإصدارات السابقة. وفي الإدخالات الجديدة، يوصى بتحديد شروط الزمن صراحة بواسطة !STEP حتى عند استخدام زيادات ثابتة.

عند استخدام الزيادات التلقائية، حدد !STEP, INC_TYPE=AUTO وأعطِ الزيادة الزمنية الابتدائية والمدة الزمنية للخطوة والحد الأدنى والحد الأعلى للزيادة الزمنية في سطر بيانات !STEP. في الطريقة الضمنية اللاخطية، تُزاد الزيادة الزمنية أو تُخفض بحسب حالة تكرارات Newton وتكرارات التلامس؛ وإذا فشل التقارب، تُستعاد الحالة السابقة ويُعاد الحساب بزيادة زمنية أصغر.

في !STEP، يمثل TYPE ‏(STATIC/VISCO) مفتاح الاعتماد الزمني للمادة في الخطوة، وهو صالح فقط للتحليل الساكن. ولا يُرجع إليه في التحليل الديناميكي، حيث تُعامل الزيادة الزمنية دائماً كزمن فعلي؛ لذلك فإن تحديد TYPE في !STEP للتحليل الديناميكي لا تأثير له.

تُحدد طريقة التكامل الزمني والمعاملات مثل معاملات طريقة Newmark-β بواسطة !DYNAMIC. لصيغة الإدخال، راجع !DYNAMIC و!STEP.

التحكم في خطوات تحليل التوصيل الحراري

تُحدد الخطوة الزمنية لتحليل التوصيل الحراري بواسطة !HEAT. ويحدد !HEAT مجموعة من القيم تشمل الخطوة الزمنية وزمن النهاية والحد الأدنى للخطوة الزمنية وأقصى تغير في درجة الحرارة وعدد التكرارات ومعيار التقارب.

يعمل التحكم في الزمن لتحليل التوصيل الحراري بآلية منفصلة عن !STEP, INC_TYPE=AUTO للتحليل الإنشائي الساكن. لذلك، عند ضبط الخطوة الزمنية في تحليل التوصيل الحراري، لا تستخدم !STEP؛ بل تحقق من تحديد !HEAT. لصيغة الإدخال، راجع !HEAT.

تحديد أزمنة الإخراج

لأن الزيادة الزمنية تتغير وفق حالة التقارب عند استخدام الزيادات التلقائية، فقد لا تكون أزمنة إخراج النتائج معروفة مسبقاً. !TIME_POINTS هي قائمة أزمنة تُستخدم لضبط الزيادة الزمنية بحيث يُحسب الاتزان دائماً ويمكن إخراج النتائج عند الأزمنة المحددة.

يمكن تحديد قائمة الأزمنة إما بالزمن الإجمالي منذ بداية التحليل أو بزمن الخطوة منذ بدايتها. استخدم الزمن الإجمالي عند تحديد أزمنة مشتركة عبر عدة خطوات، واستخدم زمن الخطوة عند تحديد مواضع إخراج نسبية متطابقة لكل خطوة.

في كل خطوة، يُرجع من !STEP إلى قائمة الأزمنة المراد استخدامها. وعند استخدامها مع الزيادات التلقائية، تُقصّر الزيادة الزمنية بحيث لا تتجاوز زمن الإخراج التالي أو زمن نهاية الخطوة. لصيغة الإدخال، راجع !TIME_POINTS.

موضوعات ذات صلة