Salta el contingut

Condicions de contorn i càrregues

A FrontISTR, les condicions de contorn i les càrregues per a anàlisis estructurals, de conducció tèrmica i dinàmiques es defineixen mitjançant paraules clau. En una anàlisi estructural estàtica, les condicions de contorn i les càrregues definides s'agrupen per ID de grup i s'activen a cada pas mitjançant !STEP, amb la línia BOUNDARY o LOAD. En anàlisi dinàmica, !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION i !SPRING per al mètode implícit també es poden activar per grup des de !STEP. Les condicions que varien amb el temps s'escalen mitjançant !AMPLITUDE, i les relacions lineals entre diversos graus de llibertat es defineixen amb !EQUATION.

Visió general de les funcions

Les condicions de contorn i les càrregues es poden classificar per tipus d'anàlisi de la manera següent.

Tipus d'anàlisi Paraules clau principals Finalitat
Anàlisi estructural !BOUNDARY Aplica restriccions fixes, desplaçaments prescrits i rotacions prescrites al voltant d'un centre de rotació.
Anàlisi estructural !CLOAD Aplica forces nodals concentrades, moments als graus de llibertat rotacionals i parells al voltant d'un centre de rotació.
Anàlisi estructural !DLOAD Aplica pressió superficial, càrregues superficials, forces de volum, gravetat i força centrífuga.
Anàlisi estructural !SPRING Aplica suports elàstics als graus de llibertat nodals.
Anàlisi estructural !TEMPERATURE Especifica directament temperatures nodals utilitzades en anàlisi de tensions tèrmiques o les llegeix d'un fitxer de resultats.
Anàlisi dinàmica !VELOCITY, !ACCELERATION Aplica velocitat o acceleració inicial, o bé velocitat o acceleració prescrita variable amb el temps.
Anàlisi de conducció tèrmica !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Aplica temperatura fixa, flux de calor, convecció i radiació.
Comú !AMPLITUDE Especifica en forma tabular factors d'escala variables amb el temps per a condicions de contorn i càrregues.
Definició de la malla !EQUATION Defineix equacions de restricció multipunt.

En anàlisi estructural, els números de grau de llibertat 1, 2 i 3 normalment corresponen a graus de llibertat translacionals, i 4, 5 i 6 a graus de llibertat rotacionals. Els graus de llibertat rotacionals tenen sentit en models amb sis graus de llibertat, com els elements de làmina i de biga. En models que només contenen elements sòlids bidimensionals o tridimensionals, especifiqueu restriccions i càrregues només dins del rang de graus de llibertat que tenen els nodes objectiu.

Restriccions de desplaçament en anàlisi estructural

Les restriccions de desplaçament s'especifiquen amb !BOUNDARY. Per a un node o grup de nodes s'indiquen un rang de graus de llibertat i un valor. Un valor 0 defineix una restricció fixa, mentre que un valor diferent de zero defineix un desplaçament o una rotació prescrits.

En anàlisi estructural, !BOUNDARY accepta un rang de graus de llibertat de 1 a 6. 1 a 3 corresponen al desplaçament translacional, mentre que 4 a 6 corresponen a restriccions rotacionals en nodes que disposen de graus de llibertat rotacionals. Com que es pot especificar conjuntament un rang de graus de llibertat, per exemple, es pot restringir la translació fixant simultàniament 1 a 3.

Quan s'especifica el paràmetre AMP, el valor prescrit varia amb el temps segons una funció d'amplitud. Amb l'especificació normal, el desplaçament prescrit s'aplica incrementalment segons el factor de càrrega dins del pas o el canvi de la funció d'amplitud. Quan s'especifica TOTAL=YES, el valor indicat es tracta com el desplaçament total objectiu.

Quan s'especifica ROT_CENTER, es pot aplicar una restricció rotacional respecte d'un grup de nodes central. Amb aquesta especificació, els desplaçaments translacionals del grup de nodes objectiu es calculen a partir de la quantitat de rotació i s'imposen com a restriccions. La combinació de ROT_CENTER i TOTAL=YES no és compatible, de manera que les restriccions rotacionals al voltant d'un centre de rotació s'utilitzen com a especificacions incrementals.

Càrregues concentrades en anàlisi estructural

Les càrregues nodals concentrades s'especifiquen amb !CLOAD. Quan s'indiquen un node o grup de nodes, un número de grau de llibertat i un valor de càrrega, la càrrega s'incorpora al segon membre corresponent a aquell grau de llibertat.

Els valors especificats per als graus de llibertat translacionals 1 a 3 es tracten com a forces nodals en les direccions de coordenades. En models amb graus de llibertat rotacionals, els valors especificats per a 4 a 6 poden aplicar moments als graus de llibertat rotacionals. Quan s'especifica el paràmetre AMP, la càrrega concentrada es multiplica pel valor de la funció d'amplitud.

Quan s'especifica ROT_CENTER, la càrrega s'aplica com un parell al voltant del grup de nodes central. En aquest cas, el vector de parell especificat es distribueix en forces nodals a partir dels vectors de posició des del centre fins als nodes objectiu. Com que el parell no es pot distribuir si el centre i un node objectiu es troben a la mateixa posició, cal comprovar la relació geomètrica entre el centre de rotació i els punts de càrrega.

Cal tenir cura quan !CLOAD s'especifica per a un grup de nodes en un model que també utilitza !MESH amb REFINE (refinament de malla, Refiner). El refinament crea nous nodes intermedis a les arestes contingudes en el grup de nodes original, i aquests nodes intermedis també s'afegeixen al mateix grup. Com que !CLOAD assigna el mateix valor de càrrega concentrada a cada node del grup, la mateixa càrrega concentrada també s'aplica als nodes intermedis afegits, i la càrrega total passa a ser diferent de la prevista abans del refinament. Quan especifiqueu càrregues concentrades per grup de nodes, tingueu en compte l'augment dels punts de càrrega causat pel refinament o, preferiblement, especifiqueu directament nodes individuals.

Càrregues distribuïdes i forces de volum en anàlisi estructural

Les càrregues distribuïdes i les forces de volum s'especifiquen amb !DLOAD. !DLOAD especifica un tipus de càrrega i els seus paràmetres per a un grup d'elements o un grup de superfícies. La variació temporal s'especifica amb el paràmetre AMP.

Els principals tipus de càrrega són els següents.

Tipus de càrrega Descripció
P0, PP, P1–P6 Aplica pressió sobre una cara d'element. La correspondència entre els números de cara i les cares de l'element depèn del tipus d'element.
PX, PY, PZ Especifica pressió amb una direcció de coordenades explícita. Durant el processament d'entrada es converteix en un vector de direcció.
S... Aplica una càrrega superficial a un grup de superfícies. El número de cara s'obté de la definició del grup de superfícies.
BX, BY, BZ Aplica una força de volum en una direcció de coordenades.
GRAV Especifica el vector d'acceleració gravitatòria. Es combina amb la densitat del material i s'incorpora com a força de volum.
CENT Aplica una força centrífuga basada en un eix de rotació i una velocitat angular.

Quan s'especifica FOLLOW=YES, la pressió superficial segueix l'orientació de la superfície deformada. Aquesta especificació té sentit en anàlisi estructural que considera deformacions finites. En anàlisis on la geometria no lineal està deshabilitada, la implementació desactiva la pressió seguidora.

Igual que amb P1 a P6 i S1 a S6 en l'anàlisi tèrmica, el significat dels números de cara varia segons el tipus d'element. Consulteu la referència de paraules clau per a la correspondència concreta entre números de cara i l'ordre dels camps de dades.

Suports elàstics en anàlisi estructural

Els suports elàstics s'especifiquen amb !SPRING. Quan s'indiquen un node o grup de nodes, un número de grau de llibertat i una constant de molla, la rigidesa de la molla s'afegeix a la rigidesa diagonal del grau de llibertat objectiu, i s'incorpora al segon membre una reacció elàstica proporcional al desplaçament actual.

Quan s'especifica per als graus de llibertat 1 a 3, el suport es tracta com una molla translacional. En models amb graus de llibertat rotacionals, especificar 4 a 6 permet utilitzar molles rotacionals. Comproveu la configuració dels graus de llibertat per no assignar molles a graus de llibertat inexistents al model objectiu.

En la implementació actual, la rigidesa de la molla de !SPRING no varia amb el temps mitjançant una funció d'amplitud individual. Dins d'un pas, s'assembla segons el factor del pas. Per activar o desactivar un suport elàstic, utilitzeu l'ID de grup i !STEP amb l'especificació LOAD per controlar-lo a cada pas.

Càrregues de temperatura en anàlisi estructural

Utilitzeu !TEMPERATURE per aplicar càrregues degudes a deformació tèrmica en anàlisi estructural. Quan s'especifica una temperatura per a cada node o grup de nodes, s'assemblen forces nodals equivalents per a l'anàlisi de tensions tèrmiques a partir de la diferència respecte de la temperatura de referència o de la temperatura anterior. El coeficient d'expansió tèrmica s'especifica a la definició del material. La temperatura de referència s'especifica amb !REFTEMP.

La temperatura es pot especificar directament al fitxer de control o llegir-se d'un fitxer de resultats produït per una anàlisi de conducció tèrmica o una altra anàlisi. Quan s'especifica READRESULT, no es llegeixen les temperatures nodals de les línies de dades; en lloc d'això es llegeixen les dades de resultats especificades per SSTEP, INTERVAL, READTYPE i paràmetres relacionats. Quan s'utilitza un fitxer de resultats, el temps o el número de pas desat ha de correspondre a l'especificació de la part d'anàlisi estructural.

Com que !TEMPERATURE no té cap paràmetre AMP, no està subjecte a l'escalat mitjançant una funció d'amplitud. Per variar l'historial de temperatura, controleu les mateixes dades de temperatura, els resultats d'anàlisi tèrmica que es llegeixen o la subdivisió dels passos.

Condicions inicials i valors prescrits en anàlisi dinàmica (velocitat i acceleració)

En anàlisi dinàmica, !VELOCITY i !ACCELERATION poden especificar condicions inicials o valors prescrits de velocitat o acceleració. Tots dos especifiquen un node o grup de nodes, un rang de graus de llibertat i un valor. El rang de graus de llibertat és de 1 a 6; en models amb graus de llibertat rotacionals, 4 a 6 corresponen a velocitat angular o acceleració angular.

TYPE=INITIAL especifica la velocitat inicial o l'acceleració inicial al començament de l'anàlisi. Quan es dona una velocitat inicial, l'acceleració inicial es calcula de manera coherent amb l'equació del moviment. Quan es dona una acceleració inicial, hi ha una via en què es calcula la velocitat inicial.

TYPE=TRANSIT especifica una velocitat prescrita o una acceleració prescrita variable amb el temps. Si s'omet TYPE, es tracta com TRANSIT. Quan s'especifica AMP, la funció d'amplitud s'interpola al temps de l'anàlisi dinàmica i es multiplica pel valor prescrit.

Restriccions multipunt

Utilitzeu la funció de restricció multipunt quan calgui imposar una relació lineal entre diversos graus de llibertat nodals. La paraula clau corresponent és !EQUATION, que permet expressar relacions com ara acoblaments rígids, contorns periòdics i relacions de desplaçament entre nodes que són difícils de representar amb una restricció fixa sobre un únic node i un únic grau de llibertat.

Per obtenir orientació sobre l'ús de restriccions multipunt, com les tracta el solver lineal i la seva relació amb altres funcions d'acoblament de graus de llibertat, com el contacte TIED, consulteu Restriccions multipunt.

Condicions de contorn en anàlisi de conducció tèrmica

En anàlisi de conducció tèrmica, s'apliquen com a condicions de contorn la temperatura fixa, el flux de calor, la convecció i la radiació. Separadament de !STEP per a l'anàlisi estructural, el control temporal de l'anàlisi tèrmica s'especifica amb !HEAT.

Paraula clau Objectiu Descripció Especificació d'amplitud
!FIXTEMP Node o grup de nodes Fixa la temperatura. AMP
!CFLUX Node o grup de nodes Aplica un flux de calor nodal concentrat. AMP
!DFLUX Element o grup d'elements Aplica un flux de calor distribuït a un volum o una cara d'element. AMP
!SFLUX Grup de superfícies Aplica un flux de calor a un grup de superfícies. AMP
!FILM Element o grup d'elements Aplica una condició de convecció a una cara d'element. AMP1, AMP2
!SFILM Grup de superfícies Aplica una condició de convecció a un grup de superfícies. AMP1, AMP2
!RADIATE Element o grup d'elements Aplica una condició de radiació a una cara d'element. AMP1, AMP2
!SRADIATE Grup de superfícies Aplica una condició de radiació a un grup de superfícies. AMP1, AMP2

Per a !DFLUX, BF representa generació volumètrica de calor, mentre que S0 a S6 representen flux de calor sobre cares d'element. Per a !FILM, les cares d'element s'especifiquen amb F0 a F6; per a !RADIATE, amb R0 a R6. Com que la correspondència entre els números de cara i les cares reals de l'element depèn del tipus d'element, consulteu la referència de cada paraula clau per als detalls.

Una condició de convecció especifica un coeficient de convecció i una temperatura exterior. Una condició de radiació especifica un coeficient equivalent d'emissivitat i una temperatura ambient. AMP1 correspon al costat del coeficient i AMP2 al costat de la temperatura exterior o ambient, cosa que permet variar cadascun independentment amb el temps.

Funcions d'amplitud

Una funció d'amplitud defineix la variació temporal d'una condició de contorn o càrrega mitjançant una taula de temps i valors. A l'entrada, es defineix una taula temporal amb nom mitjançant !AMPLITUDE i s'hi fa referència amb el paràmetre AMP, AMP1 o AMP2 de la paraula clau corresponent.

Les principals paraules clau aplicables són les següents.

!AMPLITUDE es llegeix en forma tabular (DEFINITION=TABULAR) i el tipus de temps es tracta com a temps del pas (TIME=STEP). Els valors es poden definir com a valors relatius o absoluts, però en les paraules clau individuals normalment s'utilitzen com a factors que multipliquen un valor base.

!TEMPERATURE no està subjecte a funcions d'amplitud. A més, com que !SPRING no s'assembla amb una variació temporal independent de la constant de molla, l'activació i desactivació dels suports elàstics es fa mitjançant el control per passos.

Vegeu també

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status