Məzmuna keç

Element kitabxanası

FrontISTR analiz obyektinin həndəsəsinə, idarəedici tənliklərə və tələb olunan sərbəstlik dərəcələrinə uyğun olaraq xətt, müstəvi, həcm, interfeys, tir və qabıq elementlərindən istifadə edir. Bu səhifə element seçimi üçün lazım olan məlumatları ümumiləşdirir: hansı analiz növündə hansı elementlərin istifadə oluna bilməsi, birinci dərəcəli həcm elementləri üçün formulyasiyanın necə seçilməsi, konstruktiv elementlərlə həcm elementlərinin necə birləşdirilməsi və konstruktiv analizdə kontakt üçün hansı element səthlərinin istifadə edilə bilməsi.

Giriş açar sözlərinin konkret sintaksisi üçün açar sözlər üzrə arayışa baxın. Forma funksiyalarının, sərtlik matrislərinin və kilidlənmənin qarşısını alan üsulların riyazi çıxarılışı nəzəriyyə təlimatında verilir.

Element kitabxanasına ümumi baxış

Mövcud FrontISTR mənbə kodunun işlədiyi element kateqoriyaları ümumən xətt, müstəvi, həcm, interfeys, tir və qabıq elementlərinə bölünür. Kontinuumu birbaşa diskretləşdirmək üçün müstəvi və ya həcm elementlərindən, nazik və uzun elementləri və ya nazikdivarlı konstruksiyaları səmərəli təsvir etmək üçün isə tir və ya qabıq elementlərindən istifadə edin. İstilik analizində eyni həndəsi kateqoriyadakı elementlər belə konstruktiv analizdən fərqli yığma yolundan keçdiyinə görə, istifadə edilə bilən elementləri aşağıdakı cədvəldən mütləq yoxlamaq lazımdır.

Element tip nömrələri, bir qayda olaraq, üç rəqəmlə göstərilir. Birinci rəqəm ümumi element kateqoriyasını, qalan iki rəqəm isə həndəsə və seriyanı ayırd edir. Məsələn, 231/232 birinci/ikinci dərəcəli üçbucaqlı müstəvi elementləri, 341/342 birinci/ikinci dərəcəli tetraedr elementləri, 361/362 isə birinci/ikinci dərəcəli heksaedr elementləri seriyasıdır. Lakin 301-in 2 düyünlü ferma elementi, 743-ün isə 9 düyünlü qabıq elementi olması göstərir ki, bütün seriyalar sadə “son rəqəm 1 = birinci dərəcə, 2 = ikinci dərəcə” qaydasına tabe olmur. Elementi yalnız nömrəyə əsasən mexaniki müəyyən etməyin; aşağıdakı cədvəllə təsdiqləyin.

Element kitabxanası

Şəkil 4.1.1 Element kitabxanası

Cədvəllərdəki işarələrin mənası aşağıdakı kimidir.

  • : Dəstəklənir.
  • : Dəstəklənmir.

Burada “Dinamik” keçici dinamik analizi, “Modal” isə modal analizdə və tezlik cavabı analizinin bazası kimi istifadə olunan mod hesablamasını bildirir. İstilik sütununda yalnız istilikkeçirmə analizində istifadə edilə bilən elementlər ilə işarələnir.

Kontinuum və interfeys elementləri

Element kateqoriyası Element tipi Düyün sayı Konstruktiv SD/düyün İstilik SD/düyün Həndəsə / dərəcə Gərginlik Dinamik Modal İstilik Formulyasiya / Qeyd
Xətt elementi 111 2 1 2 düyünlü xətt elementi İstilikkeçirmə üçün 1D element
Xətt elementi 112 3 3 düyünlü xətt elementi Mövcud analiz funksiyalarında dəstəklənmir
Müstəvi element 231 3 3 1 Birinci dərəcəli üçbucaqlı element 2D kontinuum
Müstəvi element 232 6 3 1 İkinci dərəcəli üçbucaqlı element 2D kontinuum
Müstəvi element 241 4 3 1 Birinci dərəcəli dördbucaqlı element 2D kontinuum
Müstəvi element 242 8 3 1 İkinci dərəcəli dördbucaqlı element Serendipity ailəsi
Həcm elementi 301 2 3 1 2 düyünlü ferma elementi Nömrələmə qaydasının istisnası; istilik analizində dəstəklənmir
Həcm elementi 341 4 3 1 Birinci dərəcəli tetraedr elementi Tam inteqrasiya; seçici kənar/düyün əsaslı hamarlama
Həcm elementi 342 10 3 1 İkinci dərəcəli tetraedr elementi
Həcm elementi 351 6 3 1 Birinci dərəcəli pentaedr elementi
Həcm elementi 352 15 3 1 İkinci dərəcəli pentaedr elementi
Həcm elementi 361 8 3 1 Birinci dərəcəli heksaedr elementi Tam inteqrasiya, B-bar, uyğunsuz, F-bar, u-p qarışıq
Həcm elementi 362 20 3 1 İkinci dərəcəli heksaedr elementi Serendipity ailəsi
Birləşdirici element 511 2 3 2 düyünlü birləşdirici element Yaylar və dempferlər üçün; kütlə matrisi yoxdur
İnterfeys elementi 541 4×2 1 Birinci dərəcəli dördbucaqlı səth elementi Boşluq istilikötürməsi və şüalanma üçün; istilik tutumu matrisi yoxdur
İnterfeys elementi 542 8×2 İkinci dərəcəli dördbucaqlı səth elementi Dəstəklənmir

Konstruktiv elementlər

Element kateqoriyası Element tipi Düyün sayı Konstruktiv SD/düyün İstilik SD/düyün Həndəsə / dərəcə Gərginlik Dinamik Modal İstilik Formulyasiya / Qeyd
Tir elementi 611 2 6 1 2 düyünlü tir elementi Bernoulli-Euler tiri; istilik analizində dəstəklənmir
Tir elementi 641 2×2 3 1 2 düyünlü tir elementi (qarışıq SD üçün) Bernoulli-Euler tiri; istilik analizində dəstəklənmir
Qabıq elementi 731 3 6 1 Birinci dərəcəli üçbucaqlı element MITC3
Qabıq elementi 732 6 İkinci dərəcəli üçbucaqlı element Mövcud analiz funksiyalarında dəstəklənmir
Qabıq elementi 741 4 6 1 Birinci dərəcəli dördbucaqlı element MITC4
Qabıq elementi 743 9 6 İkinci dərəcəli dördbucaqlı element MITC9
Qabıq elementi 761 3×2 3 Birinci dərəcəli üçbucaqlı element (qarışıq SD üçün) MITC3; həcm elementləri ilə qarışıq SD üçün
Qabıq elementi 781 4×2 3 Birinci dərəcəli dördbucaqlı element (qarışıq SD üçün) MITC4; həcm elementləri ilə qarışıq SD üçün
  • Birinci dərəcəli həcm elementlərindən 341 və 361 formulyasiya seçimlərinə malikdir; buna görə eyni həndəsə üçün də bir neçə seçim mövcuddur.
  • Konstruktiv analizdə kontakt istifadə edilərkən ikinci dərəcəli elementlərin kontakt səthləri dəstəklənmir.
  • 611/731/741/743 konstruktiv elementləri 6 sərbəstlik dərəcəli düyünlərdən istifadə edir və həcm elementləri ilə birbaşa qarışdırıla bilməz. Qarışıq modellər üçün 641/761/781 istifadə edin.
  • Tir elementi 611 istilik gərginliyi, cazibə qüvvəsi, təzyiq və mərkəzdənqaçma qüvvəsini nəzərə alan analizləri dəstəkləmir. Tir elementi 641 təzyiq və mərkəzdənqaçma qüvvəsini nəzərə alan analizləri dəstəkləmir.
  • Xətti dinamik analizdə 731/741/743 qabıq elementlərindən istifadə edildikdə paralel hesablama dəstəklənmir. Digər elementlərlə paralel hesablama istifadə edilə bilər.

Formulyasiya seçimlərinin seçilməsi

Birinci dərəcəli həcm elementlərində həndəsə ilə yanaşı formulyasiya da seçim meyarıdır. Xüsusilə, birinci dərəcəli heksaedr elementi 361 problemin xüsusiyyətlərinə uyğun dörd növ formulyasiyanın seçilə bilməsi üçün reallaşdırılıb. Birinci dərəcəli tetraedr elementi 341 də hamarlanmış FEM seçimi təqdim edir. Hər iki halda formulyasiyanı seçmək üçün FORM341 və ya FORM361 ilə !SECTION istifadə edin.

Birinci dərəcəli heksaedr elementi (361)

Mövcud mənbədə FORM361 beş seçimdən birinə təyin edilə bilər: FI, BBAR, IC, FBAR və ya UP. FORM361 buraxılarsa, standart seçim analiz növündən asılıdır: kiçik deformasiya statik və keçici dinamik analiz üçün IC, böyük deformasiya statik və keçici dinamik analiz üçün FBAR, modal analiz üçün IC, digər hallarda FI (UP yalnız açıq şəkildə göstərildikdə aktivləşir).

  • FI: Standart tam inteqrasiya olunan element. Əyilmədə kəsilmə kilidlənməsinə və demək olar ki, sıxılmayan deformasiyada həcm kilidlənməsinə meyllidir; buna görə əsasən element performansını müqayisə etmək üçün baza kimi faydalıdır.
  • IC: Uyğunsuz modlu formulyasiya. Əyilmənin üstün olduğu məsələlərdə kəsilmə kilidlənməsini azaltmaq üçün ilk seçimdir və xətti kiçik deformasiya analizinin standartıdır.
  • BBAR: Həcm deformasiya komponentini düzəldən və həcm kilidlənməsinin üstün olduğu məsələlər üçün uyğun B-bar elementi. Demək olar ki, sıxılmayan rezinəbənzər materiallar və ya yüksək Puasson əmsallı materiallar üçün nəzərdən keçirilə bilər, lakin həcm deformasiya hesablaması xəttilik fərziyyəsinə əsaslandığı üçün sonlu fırlanma nəzərə alına bilmir. Ümumiyyətlə F-Bar elementindən istifadə tövsiyə olunur.
  • FBAR: Deformasiya qradiyentinin həcm komponentini düzəldən F-bar elementi. Sıxılmama təsirinin güclü olduğu böyük deformasiya məsələlərinə uyğundur və böyük deformasiya analizinin standartıdır.
  • UP: Yerdəyişmə və element təzyiqini müstəqil işləyən u-p qarışıq elementi. Puasson əmsalı 0.5-ə çox yaxın olan rezinəbənzər materiallar və ya plastik deformasiyadan sonrakı metallar kimi demək olar ki, sıxılmayan materiallarda həcm kilidlənməsinin qarşısını almaq üçün gərginliyi deviator və təzyiq komponentlərinə ayırır. Hər element üçün bir təzyiq sərbəstlik dərəcəsi (element daxilində sabit) var və bu, element səviyyəsində statik kondensasiya edilir. Kiçik deformasiya, Total Lagrange və Updated Lagrange formulyasiyaları dəstəklənir.

Hansı formulyasiyanı istifadə etməyə əmin deyilsinizsə, praktik başlanğıc kimi kiçik deformasiya konstruktiv analizi üçün IC, böyük deformasiya və ya hiperelastiklik üçün FBAR seçin; əsas problem kəsilmə kilidlənməsidirsə IC ilə müqayisə edin. Demək olar ki, sıxılmama üstünlük təşkil edir və təzyiq sahəsi açıq şəkildə işlənməlidirsə UP-ı nəzərdən keçirin. Ətraflı nəzəri əsas üçün nəzəriyyə təlimatına baxın.

Birinci dərəcəli tetraedr elementi (341)

Mövcud mənbədə FORM341 FI və ya SELECTIVE_ESNS qiymətinə təyin edilə bilər. Standart həmişə FI-dır. SELECTIVE_ESNS seçildikdə quraşdırma zamanı hamarlanmış elementlər üçün əlaqəlilik əlavə olaraq yaradılır və element seçici kənar/düyün hamarlanmış FEM ilə işlənir.

  • FI: Standart birinci dərəcəli tetraedr elementi. Tor yaratmaq asandır, lakin əyilmədə kəsilmə kilidlənməsinə və demək olar ki, sıxılmayan şəraitdə həcm kilidlənməsinə meyllidir.
  • SELECTIVE_ESNS: Birinci dərəcəli tetraedr elementlərində asanlıqla yaranan kəsilmə və həcm kilidlənməsinin təsirini azaltmaq üçün kənar əsaslı/düyün əsaslı hamarlama tətbiq edir. Həndəsi məhdudiyyətlər tetraedrlərin istifadəsini tələb etdikdə güclü seçimdir.

Həndəsi səbəblərə görə 341 elementi istifadə edilməli və standart FI ilə kilidlənmə əhəmiyyətli olarsa, SELECTIVE_ESNS-i nəzərdən keçirin. Əksinə, birinci dərəcəli heksaedr elementləri istifadə oluna bilirsə, 361 seriyası ümumən daha geniş seçim verir; buna görə əvvəlcə IC/BBAR/FBAR variantlarını nəzərdən keçirin.

SELECTIVE_ESNS-i MPI paralelliyi ilə istifadə edərkən sahənin bölünməsində üst-üstə düşmə dərinliyinə diqqət edin. Kənar əsaslı/düyün əsaslı hamarlama hədəf elementə bitişik elementlərin kəmiyyətlərini ortalaşdırdığı üçün alt sahə daxilində element sərtliyinin yığılması iki qonşuluq səviyyəsi uzaqlıqdakı elementlərdən məlumat tələb edir. Standart üst-üstə düşmə dərinliyi 1 olduqda sahə sərhədləri yaxınlığında hamarlama hədəfləri kifayət etmir; buna görə sahəni bölərkən !PARTITION daxilində DEPTH=2 göstərin. Konfiqurasiya təfərrüatları üçün Sahənin bölünməsində üst-üstə düşmə dərinliyi bölməsinə baxın.

Konstruktiv və həcm elementlərinin birgə istifadəsi

Eyni “tir elementi” və ya “qabıq elementi” üçün belə sərbəstlik dərəcələri konstruktiv və istilik analizlərində fərqli işlənir. Buna görə onların həcm elementləri ilə birləşdirilməsi qaydaları da fərqlidir.

Konstruktiv analiz

Konstruktiv analizdə düyün sərbəstlik dərəcələrinin sayı ndof bütün analiz üçün bir qiymətə sabitlənir. Həcm elementlərində hər düyün üçün 3 SD (yerdəyişmələr), standart tir elementi 611 və qabıq elementləri 731/741/743-də isə hər düyün üçün 6 SD (yerdəyişmələr + fırlanmalar) var. Buna görə 611, 731, 741 və 743 eyni düyün-SD sistemində həcm elementləri ilə birbaşa qarışdırıla bilməz.

Bu məhdudiyyəti aradan qaldırmaq üçün 3-SD-düyünlü 641, 761 və 781 versiyaları təqdim olunur. Yerdəyişmə SD-li düyünləri fırlanma SD-li düyünlərdən ayrıca yerləşdirməklə bu elementlər bütün analiz üçün ndof=3 saxlayaraq tir və qabıqların fırlanma sərbəstlik dərəcələrini ifadə edir. Uyğunluq aşağıdakı kimidir.

  • 641, 611-ə uyğun qarışıq-SD tir elementidir.
  • 761, 731-ə uyğun qarışıq-SD üçbucaqlı qabıq elementidir.
  • 781, 741-ə uyğun qarışıq-SD dördbucaqlı qabıq elementidir.

Qarışıq-SD elementlərində fırlanma sərbəstlik dərəcələri ayrıca “fırlanma SD-li düyünlərə” təyin edilir. Buna görə məhdudiyyət və ya cəmlənmiş yük tətbiq edilərkən fırlanma SD-ləri fırlanma sərbəstlik dərəcələrini daşıyan düyünlər üçün SD 1, 2 və 3 kimi daxil edilməlidir. Yerdəyişmə düyünlərindəki SD 1, 2 və 3, fırlanma düyünlərindəki SD 1, 2 və 3-dən düyünün identikliyi ilə fərqləndirilir.

Beləliklə, əsas qayda model yalnız tir və qabıqlardan ibarət olduqda 611/731/741/743, həcm elementləri ilə birləşdirildikdə isə 641/761/781 seçməkdir.

İstilik analizi

İstilik analizində hecMAT%NDOF = 1 təyin edilir və düyün sərbəstlik dərəcələri bir temperatur SD-si kimi vahidləşdirilir. Bu baxımdan konstruktiv analizdəki “3-SD-düyünlü versiyalar istifadə edilmədikcə elementləri qarışdırmaq olmaz” problemi yaranmır.

Lakin istilik analizində dəstəklənən konstruktiv elementlər 731 və 741 ilə məhdudlaşır. 611, 641 və 301 elementləri istilik analizində dəstəklənmir. Buna görə istilik analizi üçün element seçərkən konstruktiv analizdəki qarışıq-SD anlayışını tətbiq etməkdənsə, yuxarıdakı cədvəlin İstilik sütununda ilə işarələnən elementlərdən istifadə etmək daha təhlükəsizdir.

Birləşdirici elementlər (yaylar və dempferlər)

İki düyünü diskret yay və ya dempferlə birləşdirmək lazım olduqda 2 düyünlü birləşdirici elementdən (element tipi 511) istifadə edin. Birləşdirici element yalnız iki birləşdirilmiş düyün arasında sərtlik və ya sönüm verir; onun həndəsəsi, kəsiyi və kütləsi yoxdur.

Birləşdirici elementlər cəmi dörd xarakteristika ifadə edə bilər: iki növ yay və iki növ dempfer. İfadə olunan xarakteristika elementə təyin edilmiş materialla müəyyən edilir.

  • Oxboyu yay — İki düyünü birləşdirən ox boyunca təsir edən yay. Yayın istiqaməti modelin deformasiyasını izləyir. !SPRING_A ilə göstərin.
  • Sərbəstlik dərəcələri göstərilən yay — Bir düyündə göstərilən sərbəstlik dərəcəsini digər düyündə göstərilən sərbəstlik dərəcəsi ilə birləşdirən yay. İstiqaməti sərbəstlik dərəcəsi nömrələri ilə müəyyən olunur və deformasiyanı izləmir. Hər istiqamət üçün müxtəlif yay sabitləri verilə bilər. !SPRING_D ilə göstərin.
  • Oxboyu dempfer — Ox istiqamətində təsir edən sönüm. !DASHPOT_A ilə göstərin.
  • Sərbəstlik dərəcələri göstərilən dempfer — Göstərilən sərbəstlik dərəcələrini birləşdirən sönüm. !DASHPOT_D ilə göstərin.

Yaylar sərtlik matrisinə, dempferlər isə sönüm matrisinə töhfə verir. Buna görə yaylar statik, dinamik və modal analizlərdə təsirlidir, dempferlər isə yalnız sönüm matrisini yığan qeyri-aşkar dinamik analizdə təsir edir və statik analizdə təsirsizdir.

Yayı iki düyün arasında deyil, düyünlə yer arasında yerləşdirmək üçün birləşdirici element əvəzinə yay sərhəd şərtindən (!SPRING) istifadə edin. Bu, element təyin etmədən düyünün sərbəstlik dərəcəsini elastik şəkildə dayaqlayan sərhəd şərtidir.

Tor verilənlərində birləşdirici elementi tip 511 element kimi təyin edin və onun element qrupuna INTERFACE kəsik tipli kəsik təyin edin. Yay sabitlərini və sönüm əmsallarını analiz idarəetmə verilənlərində material kimi göstərin. → Ətraflı məlumat üçün !SPRING_A bölməsinə baxın.

Əlaqəlilik və səth nömrələrinin tərifi

Aşağıdakı şəkil və cədvəllər HEC-MW formatlı girişdə düyün sırası ilə səth nömrələri arasındakı uyğunluğu göstərir. İkinci dərəcəli elementlərdə orta tərəf düyünlərinin nömrələnməsi ilə FrontISTR-in daxili forma funksiyası reallaşdırmasının qəbul etdiyi sıra arasındakı əlaqə üçün nəzəriyyə təlimatındakı “Element kitabxanası” bölməsinə baxın.

Xətt elementləri

Xətt elementi

Üçbucaqlı müstəvi elementləri

Üçbucaqlı müstəvi elementi

Səth nömrəsi Birinci dərəcə İkinci dərəcə
1 1 - 2 1 - 6 - 2
2 2 - 3 2 - 4 - 3
3 3 - 1 3 - 5 - 1

Dördbucaqlı müstəvi elementləri

Dördbucaqlı müstəvi elementi

Səth nömrəsi Birinci dərəcə İkinci dərəcə
1 1 - 2 1 - 5 - 2
2 2 - 3 2 - 6 - 3
3 3 - 4 3 - 7 - 4
4 4 - 1 4 - 8 - 1

Tetraedr elementləri

Tetraedr elementi

Səth nömrəsi Birinci dərəcə İkinci dərəcə
1 1 - 2 - 3 1 - 7 - 2 - 5 - 3 - 6
2 1 - 2 - 4 1 - 7 - 2 - 9 - 4 - 8
3 2 - 3 - 4 2 - 5 - 3 - 10 - 4 - 9
4 3 - 1 - 4 3 - 6 - 1 - 10 - 4 - 8

Pentaedr elementləri

Pentaedr elementi

Səth nömrəsi Birinci dərəcə İkinci dərəcə
1 1 - 2 - 3 1 - 9 - 2 - 7 - 3 - 8
2 4 - 5 - 6 4 - 12 - 5 - 10 - 6 - 11
3 1 - 2 - 5 - 4 1 - 9 - 2 - 14 - 5 - 12 - 4 - 13
4 2 - 3 - 6 - 5 2 - 7 - 3 - 15 - 6 - 10 - 5 - 14
5 3 - 1 - 4 - 6 3 - 8 - 1 - 13 - 4 - 11 - 6 - 15

Heksaedr elementləri

Heksaedr elementi

Səth nömrəsi Birinci dərəcə İkinci dərəcə
1 1 - 2 - 3 - 4 1 - 9 - 2 - 10 - 3 - 11 - 4 - 12
2 5 - 6 - 7 - 8 5 - 13 - 6 - 14 - 7 - 15 - 8 - 16
3 1 - 2 - 6 - 5 1 - 9 - 2 - 18 - 6 - 13 - 5 - 17
4 2 - 3 - 7 - 6 2 - 10 - 3 - 19 - 7 - 14 - 6 - 18
5 3 - 4 - 8 - 7 3 - 11 - 4 - 20 - 8 - 15 - 7 - 19
6 4 - 1 - 5 - 8 4 - 12 - 1 - 17 - 5 - 16 - 8 - 20

Tir elementləri

Tir elementi

3-SD düyünlü tir elementi

3-SD düyünlü tir elementi

1 və 2 düyünləri yerdəyişmə sərbəstlik dərəcələrinə, 3 və 4 düyünləri isə fırlanma sərbəstlik dərəcələrinə malikdir.

Üçbucaqlı qabıq elementləri

Üçbucaqlı qabıq elementi

Səth nömrəsi Birinci dərəcə İkinci dərəcə
1 1 - 2 - 3 [ön] 1 - 6 - 2 - 4 - 3 - 5 [ön]
2 3 - 2 - 1 [arxa] 3 - 4 - 2 - 6 - 1 - 5 [arxa]

3-SD düyünlü üçbucaqlı qabıq elementi

3-SD düyünlü üçbucaqlı qabıq elementi

1, 2 və 3 düyünləri yerdəyişmə sərbəstlik dərəcələrinə, 4, 5 və 6 düyünləri isə fırlanma sərbəstlik dərəcələrinə malikdir.

Səth nömrəsi Birinci dərəcə
1 1 - 2 - 3 [ön]
2 3 - 2 - 1 [arxa]

Dördbucaqlı qabıq elementləri

Dördbucaqlı qabıq elementi

Səth nömrəsi Birinci dərəcə İkinci dərəcə
1 1 - 2 - 3 - 4 [ön] 1 - 5 - 2 - 6 - 3 - 7 - 4 - 8 [ön]
2 4 - 3 - 2 - 1 [arxa] 4 - 7 - 3 - 6 - 2 - 5 - 1 - 8 [arxa]

3-SD düyünlü dördbucaqlı qabıq elementi

3-SD düyünlü dördbucaqlı qabıq elementi

1, 2, 3 və 4 düyünləri yerdəyişmə sərbəstlik dərəcələrinə, 5, 6, 7 və 8 düyünləri isə fırlanma sərbəstlik dərəcələrinə malikdir.

Səth nömrəsi Birinci dərəcə
1 1 - 2 - 3 - 4 [ön]
2 4 - 3 - 2 - 1 [arxa]
Şəkil 4.1.2 Əlaqəlilik və səth nömrələri

Əlaqəli mövzular

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status