Έλεγχος βημάτων¶

Η δομική ανάλυση στο FrontISTR προχωρά με εναλλαγή οριακών συνθηκών, φορτίων, επαφής και ενεργοποίησης στοιχείων ανά βήμα. Η σελίδα αυτή εξηγεί το χρονικό εύρος, τα υποβήματα, τα κριτήρια σύγκλισης και τον τρόπο επιλογής μεταξύ σταθερών αυξήσεων και αυτόματων αυξήσεων/cutback για κάθε βήμα.

Ορολογία χρόνου ανάλυσης¶

Η σελίδα αυτή διακρίνει τον χρόνο ανάλυσης με τους ακόλουθους όρους.

• Τρέχων χρόνος: Συνολικός χρόνος που έχει παρέλθει από την έναρξη της ανάλυσης.
• Χρόνος βήματος: Χρόνος που έχει παρέλθει από την έναρξη του τρέχοντος βήματος.
• Χρονικό εύρος: Ο χρόνος ανάλυσης που προχωρά σε ένα βήμα.
• Σχετικός χρόνος: Ο χρόνος βήματος διαιρεμένος με το χρονικό εύρος. Είναι 0 στην αρχή του βήματος και 1 στο τέλος του βήματος.
• Χρονικό βήμα: Αύξηση από τον τρέχοντα χρόνο έως τον επόμενο χρόνο στον οποίο επιλύεται η ισορροπία.

Επισκόπηση λειτουργίας¶

Ο έλεγχος βημάτων οργανώνεται σύμφωνα με τις ακόλουθες πτυχές.

Για στατική ανάλυση μπορούν να επιλεγούν σταθερές αυξήσεις ή αυτόματες αυξήσεις/cutback. Στη δυναμική ανάλυση, οι συνθήκες μπορούν επίσης να εναλλάσσονται με πολλαπλές καταχωρίσεις !STEP, και συνιστάται να καθορίζονται τόσο το σταθερό χρονικό βήμα όσο και το χρονικό εύρος του βήματος με !STEP. Στο !DYNAMIC, τα n_step και t_delta αντιμετωπίζονται ως προεπιλογές όταν παραλείπεται το !STEP ή για συμβατότητα προς τα πίσω. Οι αυτόματες αυξήσεις/cutback μπορούν να χρησιμοποιηθούν με μη γραμμικές έμμεσες μεθόδους. Ο έλεγχος χρόνου για ανάλυση θερμικής αγωγής γίνεται όχι με !STEP αλλά με τον καθορισμό χρονικού βήματος στο !HEAT.

Οι συνθήκες που ενεργοποιούνται σε ένα βήμα καθορίζονται με ID ομάδας. Επειδή οι οριακές συνθήκες, τα φορτία, η επαφή και η ενεργοποίηση στοιχείων μπορούν να εναλλάσσονται ανά βήμα, η σταδιακή φόρτιση, η εναλλαγή συνθηκών επαφής και οι αναλύσεις που περιλαμβάνουν ακολουθίες κατασκευής μπορούν να αναπαρασταθούν σε ένα μόνο αρχείο ελέγχου ανάλυσης. Για την επιλογή τρόπων ενεργοποίησης/απενεργοποίησης στοιχείων, βλ. Ενεργοποίηση/απενεργοποίηση στοιχείων.

Επιλογή ελέγχου βημάτων¶

Επιλέξτε τη μέθοδο αύξησης με βάση τη μη γραμμικότητα της ανάλυσης και τις απαιτούμενες χρονικές στιγμές εξόδου.

• Για γραμμικές αναλύσεις ή αναλύσεις που ολοκληρώνονται σε ένα μόνο βήμα, συχνά δεν απαιτείται λεπτομερής ρύθμιση του ελέγχου αυξήσεων.
• Για μη γραμμικές στατικές αναλύσεις στις οποίες τα φορτία και οι αποκρίσεις μεταβάλλονται ομαλά, οι σταθερές αυξήσεις είναι συχνά επαρκείς. Εάν η σύγκλιση είναι δύσκολη, μειώστε το χρονικό βήμα.
• Για αναλύσεις που περιλαμβάνουν έναρξη ή άρση επαφής, εξέλιξη διαρροής, μεγάλες παραμορφώσεις ή απότομες μεταβολές στη μη γραμμικότητα του υλικού, θα πρέπει πρώτα να εξετάζονται οι αυτόματες αυξήσεις/cutback. Οι αυξήσεις μπορούν να μεγαλώνουν σε περιοχές που συγκλίνουν εύκολα και να μειώνονται σε περιοχές όπου η σύγκλιση είναι δύσκολη.
• Εάν απαιτούνται αποτελέσματα σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές κατά τη χρήση αυτόματων αυξήσεων, χρησιμοποιήστε μαζί κατάλογο χρόνων εξόδου.

Ρυθμίστε τα κριτήρια σύγκλισης ώστε να εξισορροπούνται η σταθερότητα της ανάλυσης και ο χρόνος υπολογισμού. Η αυστηροποίηση των κριτηρίων σύγκλισης βελτιώνει την ακρίβεια ισορροπίας αλλά αυξάνει τον αριθμό επαναλήψεων. Σε αναλύσεις που περιλαμβάνουν επαφή ή πολλαπλασιαστές Lagrange, όχι μόνο το συνήθες κριτήριο υπολοίπου αλλά και ο αριθμός επαναλήψεων επαφής και το κριτήριο πολλαπλασιαστή Lagrange επηρεάζουν την πορεία του υπολογισμού.

Έλεγχος βημάτων για στατική ανάλυση¶

Η στατική ανάλυση αποτελείται από ένα ή περισσότερα βήματα ανάλυσης. Η επανάληψη πάνω στα βήματα ονομάζεται βρόχος βημάτων και η επανάληψη που επιλύει ένα βήμα διαιρώντας το σε χρονικές αυξήσεις ονομάζεται βρόχος υποβημάτων. Σε κάθε υποβήμα, η ισορροπία υπολογίζεται με χρήση του συντελεστή φορτίου, των οριακών συνθηκών, της κατάστασης επαφής και άλλων συνθηκών στον καθορισμένο χρόνο.

Με σταθερές αυξήσεις, το χρονικό βήμα μέσα στο βήμα ανάλυσης προχωρά κατά την καθορισμένη τιμή. Εάν αποτύχει η σύγκλιση, η ανάλυση τερματίζεται σε εκείνο το σημείο.

Με αυτόματες αυξήσεις/cutback, η επόμενη βασική τιμή χρονικού βήματος dtime_base ενημερώνεται από την κατάσταση σύγκλισης του προηγούμενου υποβήματος. Εάν αποτύχει η σύγκλιση, αποκαθίσταται η προηγουμένως αποθηκευμένη κατάσταση και το ίδιο χρονικό εύρος υπολογίζεται ξανά με μικρότερο χρονικό βήμα.

Η ροή των αυτόματων αυξήσεων/cutback είναι η ακόλουθη.

1. Στην αρχή ενός βήματος, το αρχικό χρονικό βήμα χρησιμοποιείται ως dtime_base.
2. Προσδιορίστε το πραγματικό χρονικό βήμα έτσι ώστε να μην υπερβαίνει τον χρόνο λήξης του βήματος ή τον επόμενο χρόνο εξόδου.
3. Υπολογίστε την ισορροπία στον χρόνο που προκύπτει προχωρώντας από τον τρέχοντα χρόνο κατά το χρονικό βήμα.
4. Εάν ο υπολογισμός συγκλίνει, προχωρήστε τον χρόνο και αυξήστε ή μειώστε το επόμενο dtime_base ανάλογα με την κατάσταση σύγκλισης.
5. Εάν ο υπολογισμός δεν συγκλίνει, αποκαταστήστε την κατάσταση, μειώστε το dtime_base χρησιμοποιώντας τον λόγο μείωσης cutback και επαναλάβετε τον υπολογισμό.
6. Όταν ο τρέχων χρόνος φτάσει στον χρόνο λήξης του βήματος, ολοκληρώστε το βήμα.

Το αν θα αυξηθεί ή θα μειωθεί η αύξηση καθορίζεται από την κατάσταση επανάληψης του προηγούμενου υποβήματος. Τα τρία αντιπροσωπευτικά μεγέθη που χρησιμοποιούνται για αυτή την απόφαση είναι τα εξής.

Εάν η κατάσταση κατά την οποία οποιοδήποτε από τα N_max, N_sum ή N_cont υπερβαίνει το κατώφλι μείωσης συνεχιστεί για τον καθορισμένο αριθμό φορών, το χρονικό βήμα μειώνεται. Αντίθετα, εάν η κατάσταση κατά την οποία και τα τρία παραμένουν εντός των κατωφλίων αύξησης συνεχιστεί για τον καθορισμένο αριθμό φορών, το χρονικό βήμα αυξάνεται. Κατά την αύξησή του, το βήμα προσαρμόζεται ώστε να μην υπερβεί το ανώτατο όριο.

Με αυτόματες αυξήσεις/cutback, η ανάλυση τερματίζεται ως αποτυχημένη στις ακόλουθες περιπτώσεις.

• Το ανώτατο όριο του αριθμού υποβημάτων επιτυγχάνεται πριν από τον χρόνο λήξης του βήματος.
• Η βασική τιμή χρονικού βήματος πέφτει κάτω από το κατώτατο όριο του χρονικού βήματος.
• Επιτυγχάνεται το ανώτατο όριο διαδοχικών cutback.

Το ακόλουθο παράδειγμα ενεργοποιεί τις αυτόματες αυξήσεις και ορίζει αρχικό χρονικό βήμα 0.01, χρονικό εύρος βήματος 2.5, κατώτατο όριο χρονικού βήματος 1E-5, ανώτατο όριο χρονικού βήματος 0.3 και μέγιστο αριθμό 200 υποβημάτων. Στο βήμα αντιστοιχίζονται το σύνολο παραμέτρων αυτόματης αύξησης AP1 και ο κατάλογος χρόνων εξόδου TP1, που περιέχει συνολικούς χρόνους 1.5, 2.7 και 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

Για τη μορφή εισόδου και την προεπιλεγμένη τιμή κάθε παραμέτρου, βλ. !STEP, !AUTOINC_PARAM και !TIME_POINTS.

Έλεγχος βημάτων για δυναμική ανάλυση¶

Για άμεση χρονική ολοκλήρωση στη δυναμική ανάλυση, καθορίστε τη μέθοδο επίλυσης και τις παραμέτρους χρονικής ολοκλήρωσης με !DYNAMIC, και καθορίστε τα βήματα ανάλυσης, τις ομάδες οριακών συνθηκών και φορτίων και τη μέθοδο αύξησης με !STEP. Εάν παραλειφθεί το !STEP, η ανάλυση αντιμετωπίζεται ως ανάλυση ενός βήματος στην οποία όλες οι οριακές συνθήκες και τα φορτία είναι ενεργά.

Με σταθερές αυξήσεις, στη δεύτερη γραμμή του !STEP καθορίστε DTIME, ETIME για τον έλεγχο του χρονικού βήματος και του χρονικού εύρους κάθε βήματος. Ο ορισμός πολλαπλών καταχωρίσεων !STEP επιτρέπει την εναλλαγή των ενεργών ομάδων οριακών συνθηκών και φορτίων ανά βήμα. Στο !DYNAMIC, τα t_delta και n_step αντιμετωπίζονται ως προεπιλογές για παλαιότερη είσοδο ενός βήματος όπου παραλείπεται το !STEP και για συμβατότητα προς τα πίσω. Για νέα είσοδο, συνιστάται να καθορίζονται ρητά οι χρονικές συνθήκες με !STEP ακόμη και όταν χρησιμοποιούνται σταθερές αυξήσεις.

Όταν χρησιμοποιούνται αυτόματες αυξήσεις, καθορίστε !STEP, INC_TYPE=AUTO και δώστε το αρχικό χρονικό βήμα, το χρονικό εύρος βήματος, το κατώτατο όριο χρονικού βήματος και το ανώτατο όριο χρονικού βήματος στη γραμμή δεδομένων του !STEP. Με μη γραμμική έμμεση μέθοδο, το χρονικό βήμα αυξάνεται ή μειώνεται ανάλογα με την κατάσταση των επαναλήψεων Newton και των επαναλήψεων επαφής· εάν αποτύχει η σύγκλιση, αποκαθίσταται η προηγούμενη κατάσταση και ο υπολογισμός επαναλαμβάνεται με μικρότερο χρονικό βήμα.

Στο !STEP, το TYPE (STATIC/VISCO) είναι ο διακόπτης χρονικής εξάρτησης του υλικού για το βήμα και ισχύει μόνο για στατική ανάλυση. Δεν λαμβάνεται υπόψη στη δυναμική ανάλυση, όπου το χρονικό βήμα αντιμετωπίζεται πάντοτε ως πραγματικός χρόνος· επομένως, ο καθορισμός του !STEP στη δυναμική ανάλυση με TYPE δεν έχει αποτέλεσμα.

Η μέθοδος χρονικής ολοκλήρωσης και συντελεστές όπως εκείνοι της μεθόδου Newmark-β καθορίζονται με !DYNAMIC. Για τη μορφή εισόδου, βλ. !DYNAMIC και !STEP.

Έλεγχος βημάτων για ανάλυση θερμικής αγωγής¶

Το χρονικό βήμα για την ανάλυση θερμικής αγωγής καθορίζεται με !HEAT. Το !HEAT καθορίζει ένα σύνολο τιμών που περιλαμβάνει το χρονικό βήμα, τον χρόνο λήξης, το ελάχιστο χρονικό βήμα, τη μέγιστη μεταβολή θερμοκρασίας, τον αριθμό επαναλήψεων και το κριτήριο σύγκλισης.

Ο έλεγχος χρόνου για την ανάλυση θερμικής αγωγής λειτουργεί μέσω μηχανισμού διαφορετικού από το !STEP, INC_TYPE=AUTO της στατικής δομικής ανάλυσης. Επομένως, κατά τη ρύθμιση του χρονικού βήματος σε ανάλυση θερμικής αγωγής, μη χρησιμοποιείτε !STEP· χρησιμοποιήστε αντί αυτού τον καθορισμό !HEAT. Για τη μορφή εισόδου, βλ. !HEAT.

Καθορισμός χρόνων εξόδου¶

Επειδή το χρονικό βήμα μεταβάλλεται ανάλογα με τη σύγκλιση όταν χρησιμοποιούνται αυτόματες αυξήσεις, οι χρονικές στιγμές στις οποίες εξάγονται αποτελέσματα μπορεί να μην είναι γνωστές εκ των προτέρων. Το !TIME_POINTS είναι κατάλογος χρόνων που χρησιμοποιείται για την προσαρμογή του χρονικού βήματος έτσι ώστε να υπολογίζεται πάντοτε ισορροπία και να μπορούν να εξάγονται αποτελέσματα στις καθορισμένες χρονικές στιγμές.

Ένας κατάλογος χρόνων μπορεί να καθοριστεί είτε ως συνολικός χρόνος από την έναρξη της ανάλυσης είτε ως χρόνος βήματος από την έναρξη του βήματος. Χρησιμοποιήστε συνολικό χρόνο όταν καθορίζετε κοινές χρονικές στιγμές σε πολλαπλά βήματα και χρόνο βήματος όταν καθορίζετε τις ίδιες σχετικές θέσεις εξόδου για κάθε βήμα.

Για κάθε βήμα, ο κατάλογος χρόνων που θα χρησιμοποιηθεί αναφέρεται από το !STEP. Όταν χρησιμοποιείται μαζί με αυτόματες αυξήσεις, το χρονικό βήμα συντομεύεται ώστε να μην υπερβαίνει τον επόμενο χρόνο εξόδου ή τον χρόνο λήξης του βήματος. Για τη μορφή εισόδου, βλ. !TIME_POINTS.

Σχετικά θέματα¶

• Τύποι ανάλυσης — Επισκόπηση τύπων ανάλυσης όπως στατική ανάλυση, δυναμική ανάλυση και ανάλυση θερμικής αγωγής.
• Μη γραμμική επανάληψη και χρονική ολοκλήρωση — Δομή των επαναλήψεων Newton, των επαναλήψεων επαφής και της χρονικής ολοκλήρωσης μέσα σε ένα υποβήμα (σημασία του αριθμού επαναλήψεων Newton και επαφής).
• Ενεργοποίηση/απενεργοποίηση στοιχείων — Τρόπος επιλογής των ελέγχων ενεργοποίησης στοιχείων που ενεργοποιούνται από !STEP.
• Μέθοδος Newton-Raphson (θεωρία) — Θεωρία της επαναληπτικής μεθόδου επίλυσης.
• Κριτήρια σύγκλισης (θεωρία) — Θεωρία των μέτρων σύγκλισης.
• !STEP, !AUTOINC_PARAM, !TIME_POINTS — Μορφές εισόδου για τον έλεγχο βημάτων σε δομικές και δυναμικές αναλύσεις.
• !DYNAMIC, !HEAT — Μορφές εισόδου για τον έλεγχο χρόνου σε δυναμικές αναλύσεις και αναλύσεις θερμικής αγωγής.