Control de passos¶

L’anàlisi estructural de FrontISTR avança canviant les condicions de contorn, les càrregues, el contacte i l’activació d’elements per passos. Aquesta pàgina explica la durada de cada pas, els subpassos, els criteris de convergència i l’ús d’increments fixos o increments automàtics amb cutback.

Terminologia temporal de l’anàlisi¶

En aquesta pàgina, el temps d’anàlisi es distingeix amb els termes següents.

• Temps actual: temps total transcorregut des de l’inici de l’anàlisi.
• Temps de pas: temps transcorregut des de l’inici del pas actual.
• Durada del pas: temps d’anàlisi que avança un pas.
• Temps relatiu: temps de pas dividit per la durada del pas; val 0 a l’inici i 1 al final del pas.
• Increment de temps: increment des del temps actual fins al temps següent en què es busca l’equilibri.

Visió general de la funcionalitat¶

El control de passos es compon dels aspectes següents.

En anàlisi estàtica es pot triar entre increment fix i increment automàtic amb cutback. En anàlisi dinàmica també es poden canviar condicions mitjançant diversos !STEP, i es recomana especificar a !STEP tant l’increment temporal fix com la durada del pas. n_step i t_delta de !DYNAMIC es tracten com a valors per defecte quan s’omet !STEP o per compatibilitat amb versions anteriors. En mètodes implícits no lineals es poden utilitzar l’increment automàtic i el cutback. El control temporal de l’anàlisi de conducció tèrmica es realitza amb els passos de temps de !HEAT, no amb !STEP.

Les condicions activades en cada pas s’especifiquen mitjançant IDs de grup. Com que les condicions de contorn, càrregues, contacte i activació d’elements es poden canviar per pas, es poden representar en un únic fitxer de control anàlisis amb càrrega per etapes, canvis de contacte o seqüències constructives. Per seleccionar el mode d’activació/desactivació, vegeu Activació i desactivació d’elements.

Com triar els passos¶

El mètode d’increment es tria segons la no-linealitat de l’anàlisi i els requisits dels temps de sortida.

• En una anàlisi lineal o que es completa en un sol pas, sovint no cal ajustar finament el control d’increments.
• En una anàlisi estàtica no lineal en què la càrrega i la resposta varien suaument, sovint n’hi ha prou amb increments fixos. Si la convergència és difícil, reduïu l’increment de temps.
• En anàlisis amb inici o pèrdua de contacte, propagació de la fluència plàstica, grans deformacions o canvis bruscos de no-linealitat del material, convé prioritzar l’increment automàtic i el cutback. Això permet augmentar l’increment en zones de bona convergència i reduir-lo en zones difícils.
• Si s’utilitza increment automàtic però cal obtenir resultats en temps específics, utilitzeu també una llista de temps de sortida.

Els criteris de convergència s’ajusten equilibrant l’estabilitat de l’anàlisi i el temps de càlcul. Uns criteris més estrictes milloren la precisió de l’equilibri, però augmenten el nombre d’iteracions. En anàlisis amb contacte o multiplicadors de Lagrange, no només el residu, sinó també el nombre d’iteracions de contacte i els criteris dels multiplicadors de Lagrange afecten el progrés del càlcul.

Control de passos en anàlisi estàtica¶

Una anàlisi estàtica consta d’un o més passos d’anàlisi. La iteració sobre passos s’anomena bucle de passos, i la iteració que divideix un pas en increments de temps s’anomena bucle de subpassos. A cada subpas es calcula l’equilibri utilitzant el factor de càrrega, les condicions de contorn i l’estat de contacte corresponents al temps especificat.

Amb increment fix, l’increment de temps dins del pas avança amb el valor especificat. Si la convergència falla, l’anàlisi finalitza en aquell punt.

Amb increment automàtic i cutback, el valor base del següent increment temporal dtime_base s’actualitza a partir de la convergència del subpas anterior. Si la convergència falla, es restaura l’últim estat desat i es recalcula el mateix interval temporal amb un increment més petit.

El flux de l’increment automàtic i el cutback és el següent.

1. A l’inici del pas, l’increment de temps inicial es pren com dtime_base.
2. Es determina l’increment de temps real de manera que no superi el final del pas ni el temps de sortida següent.
3. Es calcula l’equilibri al temps obtingut avançant l’increment des del temps actual.
4. Si convergeix, s’avança el temps i s’augmenta o redueix el següent dtime_base segons l’estat de convergència.
5. Si no convergeix, es restaura l’estat, es redueix dtime_base amb el factor de reducció de cutback i es recalcula.
6. Quan el temps actual arriba al final del pas, el pas finalitza.

L’augment o la reducció de l’increment es decideix segons l’estat de les iteracions del subpas anterior. Les tres magnituds representatives són:

Si qualsevol de N_max, N_sum o N_cont supera el llindar de reducció durant el nombre especificat de vegades, l’increment de temps es redueix. En canvi, si tots tres es mantenen dins dels llindars d’augment durant el nombre especificat de vegades, l’increment augmenta. En augmentar-lo, s’ajusta perquè no superi el límit màxim.

Amb increment automàtic i cutback, l’anàlisi acaba com a fallida en els casos següents.

• S’arriba al nombre màxim de subpassos abans d’acabar el pas.
• El valor base de l’increment temporal cau per sota del límit mínim.
• El nombre de cutbacks consecutius arriba al límit.

L’exemple següent activa l’increment automàtic amb increment inicial 0.01, durada del pas 2.5, increment mínim 1E-5, increment màxim 0.3 i un màxim de 200 subpassos. Assigna al pas el conjunt de paràmetres d’increment automàtic AP1 i la llista de temps de sortida TP1 als temps totals 1.5, 2.7 i 3.9.

!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

Per al format d’entrada i els valors per defecte de cada paràmetre, vegeu !STEP, !AUTOINC_PARAM i !TIME_POINTS.

Control de passos en anàlisi dinàmica¶

En la integració temporal directa de l’anàlisi dinàmica, !DYNAMIC especifica el mètode de solució i els paràmetres d’integració temporal, mentre que !STEP especifica els passos d’anàlisi, els grups de condicions de contorn i càrregues i el mètode d’increment. Si s’omet !STEP, es tracta com una anàlisi d’un sol pas amb totes les condicions de contorn i càrregues actives.

Amb increment fix, especifiqueu DTIME, ETIME a la segona línia de !STEP per controlar l’increment temporal i la durada del pas. Definint diversos !STEP, es poden canviar per pas els grups de condicions de contorn i càrregues actius. t_delta i n_step de !DYNAMIC es tracten com a valors per defecte per a l’entrada antiga d’un sol pas sense !STEP o per compatibilitat retroactiva. En entrades noves es recomana explicitar les condicions temporals amb !STEP fins i tot amb increment fix.

Per utilitzar increment automàtic, especifiqueu !STEP, INC_TYPE=AUTO i proporcioneu a la línia de dades de !STEP l’increment inicial, la durada del pas i els límits mínim i màxim de l’increment. En el mètode implícit no lineal, l’increment s’augmenta o redueix segons les iteracions de Newton i de contacte; si no convergeix, es torna a l’estat anterior i es recalcula amb un increment menor.

El TYPE (STATIC/VISCO) de !STEP és un commutador de dependència temporal del material a nivell de pas i només és vàlid en anàlisi estàtica. No es consulta en anàlisi dinàmica, on l’increment temporal sempre es tracta com a temps físic; per tant, especificar TYPE en un !STEP dinàmic no té efecte.

El mètode d’integració temporal i els coeficients del mètode de Newmark-β s’especifiquen amb !DYNAMIC. Per al format d’entrada, vegeu !DYNAMIC i !STEP.

Control temporal de l’anàlisi de conducció tèrmica¶

Els passos de temps de l’anàlisi de conducció tèrmica s’especifiquen amb !HEAT. !HEAT defineix conjuntament el pas de temps, el temps final, el pas mínim, el canvi màxim de temperatura, el nombre d’iteracions, el criteri de convergència, etc.

El control temporal de la conducció tèrmica funciona amb un mecanisme diferent de !STEP, INC_TYPE=AUTO de l’anàlisi estructural estàtica. Per tant, per ajustar el pas de temps d’una anàlisi tèrmica, reviseu !HEAT, no !STEP. Per al format d’entrada, vegeu !HEAT.

Especificació dels temps de sortida¶

Amb increment automàtic, l’increment temporal canvia segons la convergència, de manera que els temps de sortida poden no coincidir a priori. !TIME_POINTS defineix una llista de temps que ajusta l’increment perquè es calculi obligatòriament l’equilibri i es puguin generar resultats als temps especificats.

La llista de temps es pot especificar com a temps total des de l’inici de l’anàlisi o com a temps de pas des de l’inici de cada pas. Utilitzeu temps total per indicar temps comuns a diversos passos, i temps de pas per indicar la mateixa posició relativa de sortida dins de cada pas.

Cada pas referencia des de !STEP la llista de temps que utilitza. Quan es combina amb increment automàtic, l’increment temporal es retalla perquè no superi el següent temps de sortida ni el final del pas. Per al format d’entrada, vegeu !TIME_POINTS.

Elements relacionats¶

• Tipus d’anàlisi — Resum dels tipus d’anàlisi, com ara estàtica, dinàmica i conducció tèrmica.
• Iteració no lineal i integració temporal — Estructura de les iteracions de Newton, iteracions de contacte i integració temporal dins d’un subpas.
• Activació i desactivació d’elements — Criteris d’ús del control d’activació d’elements habilitat amb !STEP.
• Mètode de Newton-Raphson (teoria) — Teoria del mètode iteratiu.
• Criteris de convergència (teoria) — Teoria dels indicadors de convergència.
• !STEP, !AUTOINC_PARAM, !TIME_POINTS — Format d’entrada del control de passos per a anàlisi estructural i dinàmica.
• !DYNAMIC, !HEAT — Format d’entrada del control temporal per a anàlisi dinàmica i tèrmica.