Randbetingelser og laster¶

I FrontISTR defineres randbetingelser og laster til struktur-, varmelednings- og dynamiske analyser med keywords. I statisk strukturanalyse grupperes de definerede randbetingelser og laster efter gruppe-ID og aktiveres for hvert trin via !STEP med dens BOUNDARY- eller LOAD-linje. Også i dynamisk analyse kan !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION og !SPRING for den implicitte metode aktiveres gruppevis fra !STEP. Betingelser, der varierer med tiden, skaleres med !AMPLITUDE, og lineære relationer mellem flere frihedsgrader defineres med !EQUATION.

Funktionsoversigt¶

Randbetingelser og laster kan klassificeres efter analysetype som følger.

I strukturanalyse behandles frihedsgradsnumrene 1, 2 og 3 normalt som translationsfrihedsgrader og 4, 5 og 6 som rotationsfrihedsgrader. Rotationsfrihedsgrader er relevante i modeller med seks frihedsgrader, såsom shell- og bjælkeelementer. For modeller, der kun indeholder to- eller tredimensionale solid-elementer, angives bindinger og laster kun inden for de frihedsgrader, som målknuderne har.

Forskydningsbindinger i strukturanalyse¶

Forskydningsbindinger angives med !BOUNDARY. For en knude eller knudegruppe angives et interval af frihedsgrader og en værdi. Værdien 0 definerer en fast binding, mens en værdi forskellig fra nul definerer en foreskrevet forskydning eller rotation.

I strukturanalyse accepterer !BOUNDARY et frihedsgradsinterval fra 1 til 6. 1 til 3 svarer til translationsforskydning, mens 4 til 6 svarer til rotationsbindinger ved knuder, der har rotationsfrihedsgrader. Da et interval af frihedsgrader kan angives samlet, kan translation eksempelvis bindes ved samtidig at fastlåse 1 til 3.

Når parameteren AMP angives, varierer den foreskrevne værdi med tiden i henhold til en amplitudefunktion. Ved normal angivelse anvendes den foreskrevne forskydning inkrementelt i henhold til lastfaktoren inden for trinnet eller ændringen i amplitudefunktionen. Når TOTAL=YES angives, behandles den angivne værdi som den ønskede totale forskydning.

Når ROT_CENTER angives, kan en rotationsbinding anvendes i forhold til en central knudegruppe. Med denne angivelse beregnes translationsforskydningerne for målknudegruppen ud fra rotationsmængden og pålægges som bindinger. Kombinationen af ROT_CENTER og TOTAL=YES understøttes ikke, så rotationsbindinger om et rotationscentrum anvendes som inkrementelle angivelser.

Koncentrerede laster i strukturanalyse¶

Koncentrerede knudelaster angives med !CLOAD. Når en knude eller knudegruppe, et frihedsgradsnummer og en lastværdi angives, indarbejdes lasten i højresiden for den pågældende frihedsgrad.

Værdier angivet for translationsfrihedsgraderne 1 til 3 behandles som knudekræfter i koordinatretningerne. I modeller med rotationsfrihedsgrader kan værdier angivet for 4 til 6 påføre momenter på rotationsfrihedsgraderne. Når parameteren AMP angives, multipliceres den koncentrerede last med amplitudefunktionens værdi.

Når ROT_CENTER angives, påføres lasten som et drejningsmoment om den centrale knudegruppe. I dette tilfælde fordeles den angivne momentvektor til knudekræfter ud fra positionsvektorerne fra centrum til målknuderne. Da drejningsmomentet ikke kan fordeles, når centrum og en målknude har samme position, skal det geometriske forhold mellem rotationscentrum og lastpunkterne kontrolleres.

Der skal udvises forsigtighed, når !CLOAD angives for en knudegruppe i en model, der også bruger !MESH med REFINE (meshforfining, Refiner). Forfining opretter nye midtsideknuder på kanter, der indgår i den oprindelige knudegruppe, og disse midtsideknuder føjes også til samme knudegruppe. Da !CLOAD tildeler den samme koncentrerede lastværdi til hver knude i knudegruppen, påføres den samme koncentrerede last også de tilføjede midtsideknuder, hvilket giver en total last, der er forskellig fra den tilsigtede før forfiningen. Ved angivelse af koncentrerede laster efter knudegruppe skal der tages højde for stigningen i antallet af lastpunkter som følge af forfining, eller individuelle knuder bør helst angives direkte.

Fordelte laster og legemekræfter i strukturanalyse¶

Fordelte laster og legemekræfter angives med !DLOAD. !DLOAD angiver en lasttype og parametre for en elementgruppe eller fladegruppe. Tidsvariation angives med parameteren AMP.

De primære lasttyper er følgende.

Når FOLLOW=YES angives, følger fladetrykket den deformerede flades orientering. Denne angivelse er relevant i strukturanalyse, der tager højde for endelige deformationer. I analyser, hvor ikke-lineær geometri er deaktiveret, deaktiveres follower-tryk af implementeringen.

Som for P1 til P6 og S1 til S6 på varmeanalysesiden varierer betydningen af fladenumre med elementtypen. Se keyword-referencen for den konkrete sammenhæng mellem fladenumre og rækkefølgen af datafelter.

Fjederunderstøtninger i strukturanalyse¶

Fjederunderstøtninger angives med !SPRING. Når en knude eller knudegruppe, et frihedsgradsnummer og en fjederkonstant angives, lægges fjederstivheden til den diagonale stivhed for den pågældende frihedsgrad, og en fjederreaktion proportional med den aktuelle forskydning indarbejdes i højresiden.

Når den angives for frihedsgraderne 1 til 3, behandles understøtningen som en translationsfjeder. I modeller med rotationsfrihedsgrader kan rotationsfjedre anvendes ved at angive 4 til 6. Kontroller frihedsgradskonfigurationen, så fjedre ikke tildeles frihedsgrader, der ikke findes i målmodellen.

I den aktuelle implementering varieres fjederstivheden for !SPRING ikke over tid af en individuel amplitudefunktion. Inden for et trin samles den i henhold til trinfaktoren. For at slå en fjederunderstøtning til eller fra bruges gruppe-ID og !STEP med dens LOAD-angivelse til styring for hvert trin.

Temperaturlaster i strukturanalyse¶

Brug !TEMPERATURE til at påføre laster som følge af termisk tøjning i strukturanalyse. Når en temperatur angives for hver knude eller knudegruppe, samles ækvivalente knudekræfter til termospændingsanalyse ud fra forskellen fra referencetemperaturen eller den foregående temperatur. Den termiske udvidelseskoefficient angives i materialedefinitionen. Referencetemperaturen angives med !REFTEMP.

Temperaturen kan enten angives direkte i styringsfilen eller læses fra en resultatfil produceret af varmeledningsanalyse eller en anden analyse. Når READRESULT angives, læses knudetemperaturerne på datalinjerne ikke; i stedet læses resultatdata angivet med SSTEP, INTERVAL, READTYPE og relaterede parametre. Når en resultatfil anvendes, skal dens gemte tid eller trinnummer svare til angivelsen på strukturanalysesiden.

Da !TEMPERATURE ikke har nogen AMP-parameter, skaleres den ikke af en amplitudefunktion. For at variere temperaturhistorikken styres selve temperaturdataene, de varmeanalyseresultater, der læses, eller trininddelingen.

Begyndelsesbetingelser og foreskrevne værdier i dynamisk analyse (hastighed og acceleration)¶

I dynamisk analyse kan !VELOCITY og !ACCELERATION angive begyndelsesbetingelser eller foreskrevne værdier for hastighed eller acceleration. Begge angiver en knude eller knudegruppe, et frihedsgradsinterval og en værdi. Frihedsgradsintervallet er 1 til 6; i modeller med rotationsfrihedsgrader svarer 4 til 6 til vinkelhastighed eller vinkelacceleration.

TYPE=INITIAL angiver begyndelseshastigheden eller begyndelsesaccelerationen ved analysens start. Når en begyndelseshastighed angives, beregnes begyndelsesaccelerationen, så den er konsistent med bevægelsesligningen. Når en begyndelsesacceleration angives, findes der en beregningsvej, hvor begyndelseshastigheden beregnes.

TYPE=TRANSIT angiver en tidsvarierende foreskrevet hastighed eller acceleration. Hvis TYPE udelades, behandles den som TRANSIT. Når AMP angives, interpoleres amplitudefunktionen ved tidspunktet for den dynamiske analyse og multipliceres med den foreskrevne værdi.

Multipunktbindinger¶

Brug funktionen til multipunktbindinger, når der skal pålægges en lineær relation mellem flere knudefrihedsgrader. Det tilsvarende keyword er !EQUATION, som kan udtrykke relationer såsom stiv kobling, periodiske randbetingelser og forskydningsrelationer mellem knuder, der er vanskelige at repræsentere med en fast binding på én knude og én frihedsgrad.

For vejledning i brug af multipunktbindinger, hvordan de håndteres af den lineære løser, og deres forhold til andre funktioner til kobling af frihedsgrader såsom kontakt TIED, se Multipunktbindinger.

Randbetingelser i varmeledningsanalyse¶

I varmeledningsanalyse anvendes fast temperatur, varmeflux, konvektion og stråling som randbetingelser. Adskilt fra !STEP for strukturanalyse angives tidsstyring for varmeanalyse med !HEAT.

For !DFLUX repræsenterer BF volumetrisk varmegenerering, mens S0 til S6 repræsenterer varmeflux på elementflader. For !FILM angives elementflader med F0 til F6; for !RADIATE med R0 til R6. Da sammenhængen mellem fladenumre og faktiske elementflader afhænger af elementtypen, se referencen for hvert keyword for detaljer.

En konvektionsrandbetingelse angiver en konvektionskoefficient og en ydre temperatur. En strålingsrandbetingelse angiver en emissivitetsækvivalent koefficient og omgivelsestemperatur. AMP1 svarer til koefficientsiden og AMP2 til den ydre temperatur eller omgivelsestemperaturen, så hver kan varieres uafhængigt over tid.

Amplitudefunktioner¶

En amplitudefunktion definerer tidsvariationen af en randbetingelse eller last ved hjælp af en tabel over tider og værdier. I inputtet defineres en navngivet tidstabel med !AMPLITUDE og refereres af parameteren AMP, AMP1 eller AMP2 i det pågældende keyword.

De primære relevante keywords er følgende.

• Strukturanalyse: !BOUNDARY, !CLOAD, !DLOAD
• Dynamisk analyse: !VELOCITY, !ACCELERATION
• Varmeledningsanalyse: !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE

!AMPLITUDE læses i tabelform (DEFINITION=TABULAR), og tidstypen behandles som trintid (TIME=STEP). Værdier kan defineres som relative eller absolutte værdier, men for de enkelte keywords bruges de normalt som faktorer, der multiplicerer en basisværdi.

!TEMPERATURE er ikke underlagt amplitudefunktioner. Da !SPRING desuden ikke samles med uafhængig tidsvariation af fjederkonstanten, skiftes fjederunderstøtninger via trinstyring.

Se også¶

• Trinstyring — trinvis aktivering og inkrementstyring af randbetingelser, laster og kontakt i strukturanalyse.
• Løser og prækonditionering — behandlingsmetode for multipunktbindinger og håndtering af den lineære løser.
• Kontakt og indlejring — oversigt over kontakt- og indlejringsbindinger.
• Output og restart — oversigt over resultatfiler anvendt af !TEMPERATURE, READRESULT og restart-mekanismen.
• Keywordreference:
• Strukturanalyse: !BOUNDARY, !CLOAD, !DLOAD, !SPRING, !TEMPERATURE, !REFTEMP
• Dynamisk analyse: !VELOCITY, !ACCELERATION
• Varmeledningsanalyse: !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE
• Fælles definitioner og meshdefinitioner: !AMPLITUDE, !EQUATION