Analiz növləri¶

FrontISTR statik tarazlıqdan zaman üzrə təkamülə və periodik qərarlaşmış vəziyyətə, həmçinin sistemin özünəməxsus xarakteristikalarının çıxarılmasına qədər struktur və istilik fizikasını əhatə edən bir neçə analiz növü təqdim edir. Bu səhifədə hər analiz növünün əhatə etdiyi hadisələr, tətbiq sahəsi və onlar arasında seçim qaydası təsvir olunur. Giriş faylının sintaksisi üçün açar sözlər arayışına, formulaların riyazi təfərrüatları üçün isə nəzəriyyə təlimatına baxın.

Ümumi baxış¶

FrontISTR analiz növləri aşağıdakı üç oxun kombinasiyaları ilə xarakterizə olunur.

• Hədəf fizika: Struktur (yerdəyişmə və gərginlik), istilik (temperatur və istilik seli) və ya onların əlaqələndirilməsi
• Hərəkətin nəzərə alınması: Ətalət hədlərinin daxil edilib-edilməməsi və zaman üzrə təkamülün izlənib-izlənməməsi. Bunlar müstəqil oxlardır
  • Ətalət yoxdur və zaman üzrə təkamül yoxdur → statik tarazlıq
  • Ətalət yoxdur, lakin zaman üzrə təkamül izlənir → kvazistatik (özlü-elastiklik, creep və s.)
  • Ətalət daxil edilir və zaman üzrə təkamül izlənir → keçici dinamik cavab
  • Periodik qərarlaşmış vəziyyət kimi tezlik oblastında nəzərə alınır → harmonik cavab
  • Xarici qüvvə yoxdur; sistemə xas xassələr çıxarılır → özünəməxsus xarakteristikalar
• Xəttilik: Xətti (kiçik deformasiya və xətti material) və ya qeyri-xətti (böyük deformasiya, qeyri-xətti material və ya kontakt)

Bu oxların reallaşdırılmış kombinasiyaları aşağıda təsvir edilən analiz növlərinə uyğundur. Girişdə !SOLUTION analiz növünün geniş kateqoriyasını, !DYNAMIC, !EIGEN, !HEAT və oxşar açar sözlər isə əlaqəli xassələri daha ətraflı göstərir. Zaman üzrə təkamülü əhatə edən analizlərdə zaman addımının ölçüsü və artımlar !STEP ilə idarə olunur.

Analiz növünü necə seçməli¶

Analiz növünü seçərkən əvvəlcə emal ediləcək hadisəni və əldə etmək istədiyiniz nəticəni sistemləşdirin. Eyni obyekt üçün belə nəyi öyrənmək istədiyinizdən asılı olaraq uyğun analiz növü dəyişir. Aşağıdakı məqamları ardıcıllıqla nəzərə almaq məqsədə uyğun analiz növünə gətirib çıxarır.

1. Nə əldə etmək istəyirsiniz? — Yerdəyişmə və gərginlik, temperatur paylanması, rəqs modları və ya tezlik cavabı. İstənilən kəmiyyət geniş analiz kateqoriyasını müəyyən edir
2. Ətaləti nəzərə almaq lazımdırmı? — Yük sürətlə dəyişirsə və təcil cavaba təsir edirsə dinamik analiz seçin. Dəyişikliklər yavaşdırsa və ətaləti nəzərə almamaq mümkündürsə statik analiz kifayətdir
3. Zaman üzrə təkamülü izləmək lazımdırmı? — Ətaləti nəzərə almamaq mümkün olduqda belə, özlü-elastiklik və ya creep kimi zamandan asılı material cavabı statik analiz çərçivəsində zamanı irəlilətməklə həll olunur (kvazistatik analiz)
4. Xəttilik fərziyyəsi doğrudurmu? — Xətti materiallarla kiçik deformasiya üçün xətti analiz kifayətdir. Böyük deformasiya, qeyri-xətti materiallar və ya kontakt varsa qeyri-xətti analiz seçin

Tipik məsələlər və onlara uyğun analiz növləri aşağıdakı cədvəldə göstərilmişdir.

Statik analiz¶

Statik analiz ətalət hədlərini nəzərə almadan tarazlıq tənliklərini həll edir. Bu çərçivə yalnız zaman üzrə təkamülsüz qərarlaşmış tarazlığı deyil, həm də özlü-elastiklik və ya creep kimi zamandan asılı material cavabı, yaxud tarixçəli qeyri-xəttiliklər nəzərə alınarkən zamanı irəlilədərək hər zamandakı tarazlığın ardıcıl izlənildiyi kvazistatik analizi əhatə edir. Dinamik analizdən fərq zaman üzrə təkamülün olub-olmaması deyil, ətalət hədlərinin olub-olmamasıdır.

Xətti statik analiz kiçik deformasiya və xətti materialları fərz edir və tarazlıq tənliyini xətti sistemin bir dəfə həlli ilə tapır. Onun hesablama xərci ən aşağıdır və layihələndirmənin ilkin mərhələlərində gərginliyin qiymətləndirilməsi və tədqiqatlar üçün istifadə olunur.

Qeyri-xətti statik analiz böyük deformasiya (həndəsi qeyri-xəttilik), qeyri-xətti materiallar (elastoplastiklik, hiperelastiklik, özlü-elastiklik və ya creep) və ya kontaktdan hər hansı biri olduqda istifadə olunur. Tarazlıq tənliyi qeyri-xətti olduğundan yük bir neçə artıma bölünür və mərhələli şəkildə tətbiq edilir; hər artım daxilində Nyuton-Rafson üsulu ilə iterativ həll aparılır. Özlü-elastiklik və ya creep kimi zamandan asılı materiallar nəzərə alındıqda, hər zamandakı tarazlıq ardıcıl izlənərək eyni artımlı və iterativ proses aparılır.

Girişdə !SOLUTION, TYPE=STATIC göstərin və qeyri-xəttilik nəzərə alınırsa NONLINEAR parametrini əlavə edin. Zaman addımlaması, artımın idarəsi və yığılma meyarları !STEP ilə göstərilir. Artımın idarə edilməsinin təfərrüatları üçün Addım idarəsi bölməsinə baxın.

Dinamik analiz¶

Dinamik analiz ətalət hədləri daxil olan hərəkət tənliklərini zaman üzrə təkamül məsələsi kimi həll edir və xarici qüvvələrin zaman tarixçəsinə cavabı zaman tarixçəsi şəklində alır. Sistem təcilinin cavaba əhəmiyyətli təsir etdiyi zərbə yüklənməsi, zəlzələ cavabı və rəqsin yayılması kimi hadisələr hədəflənir.

Zaman inteqrasiyası üsulları ümumən qeyri-aşkar və aşkar üsullara bölünür. Seçim hadisənin zaman miqyasından, məsələnin ölçüsündən və zaman addımına qoyulan dayanıqlıq tələblərindən asılıdır. Aşağı tezlik komponentləri üstün olduqda və nisbətən böyük zaman addımları istənildikdə qeyri-aşkar üsullar, zərbə və dalğa yayılması kimi təbiətcə kiçik zaman addımları tələb edən yüksək tezlikli hadisələr üçün isə aşkar üsullar uyğundur.

Qeyri-aşkar üsul¶

Qeyri-aşkar üsul (Newmark-β üsulu) hər zaman addımında eyni vaxtlı tənliklər sistemini həll edərək növbəti zamandakı yerdəyişmə, sürət və təcili tapır. Zaman addımının ölçüsünə dayanıqlıq məhdudiyyəti yoxdur, buna görə aşağı tezlik komponentlərinin üstün olduğu struktur cavablarda (məsələn, zəlzələ cavabı və mexaniki rəqs) addımların sayını azaltmaq üçün nisbətən böyük zaman addımlarından istifadə oluna bilər və üsul səmərəli olur. Digər tərəfdən, hər addımda eyni vaxtlı tənliklərin həlli xərci yaranır, buna görə həddindən artıq çox addım tələb edən hadisələr üçün uyğun deyil.

Aşkar üsul¶

Aşkar üsul (mərkəzi fərq üsulu) yalnız əvvəlki addımın məlumatından istifadə etməklə növbəti zamandakı vəziyyəti birbaşa hesablayır. Eyni vaxtlı sistem həll edilmədiyi üçün hər addımın xərci azdır, lakin zaman addımının ölçüsü sistemin minimum təbii perioduna əsaslanan şərtlə (CFL şərti) məhdudlaşır. Zərbə, dalğa yayılması və yüksək sürətli kontakt kimi təbiətcə kiçik zaman addımları tələb edən məsələlər üçün üstünlüklüdür.

Girişdə !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC göstərin və həll üsulunu seçmək, həmçinin Newmark-β üsulunun parametrləri kimi inteqrasiya parametrlərini göstərmək üçün !DYNAMIC istifadə edin. Bir neçə addım arasında sərhəd şərti və ya yük qruplarını dəyişərkən, yaxud hər addım üçün artım idarəsini göstərərkən !STEP istifadə edin. Qeyri-aşkar qeyri-xətti dinamik analizdə yığılma davranışına uyğun avtomatik artım idarəsi və cutback də istifadə oluna bilər.

Modal analiz¶

Modal analiz xarici qüvvələr tətbiq etmədən kütlə və sərtlik matrislərinin yaratdığı ümumiləşdirilmiş özqiymət məsələsini həll edir və sistemə xas təbii tezlikləri və təbii mod formalarını çıxarır. O, konstruksiyaların rəqs xarakteristikalarını qiymətləndirmək, rezonans nöqtələrini müəyyən etmək və tezlik cavabı analizində modal superpozisiya istifadə edilirsə ilkin mərhələ kimi aparılır.

Göstərilən sayda aşağı modları səmərəli çıxarmaq üçün Lanczos üsulu istifadə olunur. Kütlə matrisi üçün düyünləşdirilmiş kütlə matrisi istifadə edilir.

Girişdə !SOLUTION, TYPE=EIGEN göstərin və çıxarılacaq modların sayını, sürüşdürmə qiymətlərini və digər parametrləri göstərmək üçün !EIGEN istifadə edin.

Tezlik cavabı analizi¶

Tezlik cavabı analizi həyəcanlandırma tezliyini dəyişdirərək harmonik (sinusoidal) xarici qüvvələrə məruz qalan sistemin çatdığı periodik qərarlaşmış cavabı müəyyən edir. Zaman tarixçəsini izləyən dinamik analizdən fərqli olaraq, birbaşa tezlik oblastında həll edir və buna görə rezonans xarakteristikalarının qiymətləndirilməsi və qərarlaşmış rəqs üçün layihələndirmə baxımından uyğundur.

Həll modal superpozisiya üsuluna əsaslanır və əvvəlcədən modal analizlə alınmış təbii modların üst-üstə qoyulması ilə cavab qurulur. Buna görə tezlik cavabı analizindən əvvəl eyni sistem üçün modal analiz aparılmalıdır. Yalnız xətti modellər dəstəklənir; həndəsi və ya material qeyri-xəttiliyi aktiv olduqda analiz icra edilə bilməz.

Girişdə o, dinamik analizin bir forması kimi emal edilir: !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC göstərin, sonra !DYNAMIC-in alt parametrləri ilə tezlik cavabını təyin edin. Həyəcanlandırma şərtləri !FLOAD ilə göstərilir.

İstilik keçiriciliyi analizi¶

İstilik keçiriciliyi analizi temperatur paylanmasını və istilik selini almaq üçün istilik keçiriciliyi tənliyini həll edir. Struktur analizi ilə eyni sonlu element torundan istifadə edilir, lakin hər düyünün yalnız bir sərbəstlik dərəcəsi — temperatur — var və nəzərə alınan material xassələri istilikkeçirmə, xüsusi istilik tutumu və sıxlıqla məhdudlaşır. Sərhəd şərtləri də struktur analizindən fərqlənir və verilmiş temperatur, istilik seli, konveksiya və şüalanmanı əhatə edir.

Zaman davranışına görə istilik keçiriciliyi analizi zamandan asılı olmayan tarazlıq vəziyyətini müəyyən edən qərarlaşmış istilik keçiriciliyi və temperatur sahəsinin zaman üzrə təkamülünü izləyən keçici istilik keçiriciliyinə bölünür. Seçim istənilən nəticənin sonda çatılan tarazlıq temperaturu, yoxsa temperaturun zamanla necə dəyişməsi olmasından asılıdır.

Girişdə !SOLUTION, TYPE=HEAT göstərin və qərarlaşmış və ya keçici analizi, həmçinin zaman addımını göstərmək üçün !HEAT istifadə edin.

İstilik-mexanika əlaqəli analizi¶

İstilik-mexanika əlaqəli analizi istilik keçiriciliyi analizindən alınmış temperatur paylanmasını struktur analizində istilik deformasiyası yükü kimi tətbiq edərək temperatur sahəsinin yaratdığı gərginlikləri və deformasiyanı müəyyən edir. Standart FrontISTR iş axını birtərəfli əlaqələndirmədir: istilik analizi və struktur analizi müstəqil icra olunur, temperatur sahəsi isə nəticə faylı vasitəsilə bir istiqamətdə ötürülür.

Prosedur əvvəlcə istilik keçiriciliyi analizini aparıb temperatur paylanmasını ehtiva edən nəticə faylını əldə etməkdir. Sonra struktur analizi aparılarkən həmin temperatur sahəsini !TEMPERATURE, READRESULT ilə temperatur yükü kimi oxuyun. Struktur analizi çərçivəsinin özü adi statik və ya dinamik analizlə eynidir və əlaqələndirmə üçün xüsusi analiz növü göstərmək lazım deyil.

Struktur deformasiyasının istilik keçiriciliyinə təsir etdiyi ikitərəfli əlaqələndirmə (məsələn, deformasiya səbəbindən istilik sərhəd şərtlərinin dəyişməsi) sənədlərin bu versiyasının əhatə dairəsindən kənardır.

Əlaqəli mövzular¶

• Element kitabxanası — hər analiz növü üçün mövcud element tipləri və onların dəstəyi
• Material məlumatları — hər analiz növü üçün mövcud material modelləri
• Qeyri-xətti iterasiya və zaman inteqrasiyası — Nyuton-Rafson iterasiyası, kontakt iterasiyası və zaman inteqrasiyası sxemləri
• Addım idarəsi — zaman artımları, yığılma meyarları və yük artımının idarəsi
• Xətti elastik statik analiz (Nəzəriyyə, Əlavə) — xətti statik analizin formulalaşdırılması
• Toxunan sərtlik matrisi (Nəzəriyyə) — qeyri-xətti statik analiz üçün toxunan sərtlik
• Nyuton-Rafson üsulu (Nəzəriyyə) — iterativ həll üsulu
• Dinamik analiz üsulları (Nəzəriyyə) — dinamik analizin formulalaşdırılması
• Modal analiz (Nəzəriyyə) — özqiymət məsələsinin formulalaşdırılması
• Tezlik cavabı analizi (Nəzəriyyə) — tezlik cavabının formulalaşdırılması
• Keçici istilik keçiriciliyi analizi (Nəzəriyyə) — istilik keçiriciliyi analizinin formulalaşdırılması