Hyppää sisältöön

Reunaehdot ja kuormat

FrontISTR:ssa rakenne-, lämmönjohtumis- ja dynaamisten analyysien reunaehdot ja kuormat määritetään avainsanoilla. Staattisessa rakenneanalyysissä määritetyt reunaehdot ja kuormat ryhmitellään ryhmätunnuksen mukaan ja aktivoidaan vaihekohtaisesti !STEP-komennon BOUNDARY- tai LOAD-rivillä. Myös dynaamisessa analyysissä !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION ja implisiittisen menetelmän !SPRING voidaan aktivoida ryhmittäin !STEP-komennosta. Ajan mukana muuttuvia ehtoja skaalataan !AMPLITUDE-funktiolla, ja useiden vapausasteiden lineaariset riippuvuudet määritetään !EQUATION-komennolla.

Toimintojen yleiskatsaus

Reunaehdot ja kuormat voidaan luokitella analyysityypeittäin seuraavasti.

Analyysityyppi Pääavainsanat Tarkoitus
Rakenneanalyysi !BOUNDARY Asettaa kiinteät rajoitteet, määrätyt siirtymät ja määrätyn kierron pyörimiskeskuksen ympäri.
Rakenneanalyysi !CLOAD Kohdistaa solmujen pistevoimat, kiertovapausasteiden momentit ja pyörimiskeskuksen ympäri vaikuttavan vääntömomentin.
Rakenneanalyysi !DLOAD Kohdistaa pintapaineen, pintakuormat, tilavuusvoimat, painovoiman ja keskipakovoiman.
Rakenneanalyysi !SPRING Kohdistaa jousituet solmujen vapausasteisiin.
Rakenneanalyysi !TEMPERATURE Määrittää suoraan lämpöjännitysanalyysissä käytettävät solmulämpötilat tai lukee ne tulostiedostosta.
Dynaaminen analyysi !VELOCITY, !ACCELERATION Asettaa alkunopeuden tai -kiihtyvyyden taikka ajan mukana muuttuvan määrätyn nopeuden tai kiihtyvyyden.
Lämmönjohtumisanalyysi !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Asettaa kiinteän lämpötilan, lämpövuon, konvektion ja säteilyn.
Yhteinen !AMPLITUDE Määrittää reunaehtojen ja kuormien ajan mukana muuttuvat skaalauskertoimet taulukkomuodossa.
Verkon määrittely !EQUATION Määrittää monipisterajoiteyhtälöt.

Rakenneanalyysissä vapausastenumeroita 1, 2 ja 3 käsitellään tavallisesti siirtymävapausasteina ja numeroita 4, 5 ja 6 kiertovapausasteina. Kiertovapausasteilla on merkitys kuusi vapausastetta sisältävissä malleissa, kuten kuori- ja palkkielementeissä. Malleissa, jotka sisältävät vain kaksi- tai kolmiulotteisia solidielementtejä, määritä rajoitteet ja kuormat vain kohdesolmujen vapausastealueelle.

Siirtymärajoitteet rakenneanalyysissä

Siirtymärajoitteet määritetään !BOUNDARY-komennolla. Solmulle tai solmuryhmälle annetaan vapausastealue ja arvo. Arvo 0 määrittää kiinteän rajoitteen, kun taas nollasta poikkeava arvo määrittää määrätyn siirtymän tai kierron.

Rakenneanalyysissä !BOUNDARY hyväksyy vapausastealueen 1–6. 1–3 vastaavat siirtymiä ja 4–6 kiertorajoitteita solmuissa, joilla on kiertovapausasteita. Koska vapausastealue voidaan määrittää yhdellä kertaa, esimerkiksi siirtymä voidaan rajoittaa kiinnittämällä samanaikaisesti vapausasteet 1–3.

Kun AMP-parametri määritetään, määrätty arvo muuttuu ajan mukana amplitudifunktion mukaisesti. Tavallisessa määrityksessä määrätty siirtymä asetetaan inkrementaalisesti vaiheen kuormakertoimen tai amplitudifunktion muutoksen mukaisesti. Kun TOTAL=YES määritetään, määritettyä arvoa käsitellään tavoiteltuna kokonaissiirtymänä.

Kun ROT_CENTER määritetään, voidaan asettaa kiertorajoite suhteessa keskipisteenä toimivaan solmuryhmään. Tällöin kohdesolmuryhmän siirtymät lasketaan kiertomäärästä ja asetetaan rajoitteina. Yhdistelmää ROT_CENTER ja TOTAL=YES ei tueta, joten pyörimiskeskuksen ympäri asetettavat kiertorajoitteet annetaan inkrementaalisina.

Pistekuormat rakenneanalyysissä

Solmujen pistekuormat määritetään !CLOAD-komennolla. Kun annetaan solmu tai solmuryhmä, vapausastenumero ja kuorman arvo, kuorma sisällytetään kyseisen vapausasteen oikealle puolelle.

Siirtymävapausasteille 1–3 määritetyt arvot käsitellään koordinaattisuuntien solmuvoimina. Kiertovapausasteita sisältävissä malleissa vapausasteille 4–6 määritetyt arvot voivat kohdistaa momentteja kiertovapausasteisiin. Kun AMP-parametri määritetään, pistekuorma kerrotaan amplitudifunktion arvolla.

Kun ROT_CENTER määritetään, kuorma kohdistetaan vääntömomenttina keskipisteenä toimivan solmuryhmän ympäri. Tällöin määritetty vääntömomenttivektori jaetaan solmuvoimiksi keskipisteestä kohdesolmuihin kulkevien paikkavektorien perusteella. Koska vääntömomenttia ei voida jakaa, jos keskipiste ja kohdesolmu ovat samassa paikassa, pyörimiskeskuksen ja kuormituspisteiden geometrinen suhde on tarkistettava.

Erityistä huomiota tarvitaan, kun !CLOAD määritetään solmuryhmälle mallissa, jossa käytetään myös !MESH-komennon REFINE-toimintoa (verkon hienonnus, Refiner). Hienonnus luo alkuperäisen solmuryhmän särmille uusia välisolmuja, jotka lisätään samaan solmuryhmään. Koska !CLOAD antaa saman pistekuorman arvon jokaiselle solmuryhmän solmulle, sama pistekuorma kohdistuu myös lisättyihin välisolmuihin, jolloin kokonaiskuorma poikkeaa ennen hienonnusta tarkoitetusta arvosta. Kun pistekuormia määritetään solmuryhmän avulla, ota huomioon hienonnuksen aiheuttama kuormituspisteiden määrän kasvu tai määritä mieluiten yksittäiset solmut suoraan.

Jakautuneet kuormat ja tilavuusvoimat rakenneanalyysissä

Jakautuneet kuormat ja tilavuusvoimat määritetään !DLOAD-komennolla. !DLOAD määrittää kuormatyypin ja parametrit elementtiryhmälle tai pintaryhmälle. Aikavaihtelu määritetään AMP-parametrilla.

Pääasialliset kuormatyypit ovat seuraavat.

Kuormatyyppi Kuvaus
P0, PP, P1–P6 Kohdistaa elementtipintaan vaikuttavan paineen. Pintanumeroiden ja elementtipintojen vastaavuus riippuu elementtityypistä.
PX, PY, PZ Määrittää paineen eksplisiittisellä koordinaattisuunnalla. Se muunnetaan suuntavektoriksi syötteen käsittelyn aikana.
S... Kohdistaa pintakuorman pintaryhmään. Pintanumero saadaan pintaryhmän määrittelystä.
BX, BY, BZ Kohdistaa tilavuusvoiman koordinaattisuuntaan.
GRAV Määrittää painovoimakiihtyvyysvektorin. Se yhdistetään materiaalin tiheyteen ja sisällytetään tilavuusvoimana.
CENT Kohdistaa keskipakovoiman pyörimisakselin ja kulmanopeuden perusteella.

Kun FOLLOW=YES määritetään, pintapaine seuraa muodonmuuttuneen pinnan suuntausta. Tällä määrityksellä on merkitys äärellisen muodonmuutoksen huomioivassa rakenneanalyysissä. Analyyseissä, joissa geometrinen epälineaarisuus on poistettu käytöstä, toteutus poistaa muodonmuutosta seuraavan paineen käytöstä.

Kuten lämpöanalyysin puolen P1–P6- ja S1–S6-määrityksissä, pintanumeroiden merkitys riippuu elementtityypistä. Pintanumeroiden tarkka vastaavuus ja datakenttien järjestys on esitetty avainsanaviitteessä.

Jousituet rakenneanalyysissä

Jousituet määritetään !SPRING-komennolla. Kun annetaan solmu tai solmuryhmä, vapausastenumero ja jousivakio, jousen jäykkyys lisätään kohdevapausasteen diagonaalijäykkyyteen ja nykyiseen siirtymään verrannollinen jousen reaktiovoima sisällytetään oikealle puolelle.

Kun määritys tehdään vapausasteille 1–3, tukea käsitellään siirtymäjousena. Kiertovapausasteita sisältävissä malleissa määritys vapausasteille 4–6 mahdollistaa kiertojousien käytön. Tarkista vapausasteiden kokoonpano, jotta jousia ei osoiteta vapausasteille, joita kohdemallissa ei ole.

Nykyisessä toteutuksessa !SPRING-komennon jousijäykkyyttä ei muuteta ajan mukana yksittäisellä amplitudifunktiolla. Vaiheen sisällä se kootaan vaihekertoimen mukaisesti. Jousituen kytkeminen päälle tai pois ohjataan ryhmätunnuksella ja !STEP-komennon LOAD-määrityksellä vaihekohtaisesti.

Lämpötilakuormat rakenneanalyysissä

Käytä !TEMPERATURE-komentoa lämpövenymästä aiheutuvien kuormien kohdistamiseen rakenneanalyysissä. Kun kullekin solmulle tai solmuryhmälle määritetään lämpötila, lämpöjännitysanalyysin ekvivalentit solmuvoimat kootaan vertailulämpötilan tai edellisen lämpötilan eron perusteella. Lämpölaajenemiskerroin määritetään materiaalimäärityksessä. Vertailulämpötila määritetään !REFTEMP-komennolla.

Lämpötila voidaan joko määrittää suoraan ohjaustiedostossa tai lukea lämmönjohtumisanalyysin tai muun analyysin tuottamasta tulostiedostosta. Kun READRESULT määritetään, datarivien solmulämpötiloja ei lueta, vaan luetaan parametrien SSTEP, INTERVAL, READTYPE ja niihin liittyvien parametrien määrittämä tulosdata. Tulostiedostoa käytettäessä siihen tallennetun ajan tai vaihenumeron on vastattava rakenneanalyysin puolen määritystä.

Koska !TEMPERATURE-komennolla ei ole AMP-parametria, amplitudifunktio ei skaalaa sitä. Lämpötilahistoriaa muutetaan ohjaamalla itse lämpötiladataa, luettavia lämpöanalyysin tuloksia tai vaiheen alijakoa.

Alkuehdot ja määrätyt arvot dynaamisessa analyysissä (nopeus ja kiihtyvyys)

Dynaamisessa analyysissä !VELOCITY ja !ACCELERATION voivat määrittää nopeuden tai kiihtyvyyden alkuehdot tai määrätyt arvot. Molemmissa määritetään solmu tai solmuryhmä, vapausastealue ja arvo. Vapausastealue on 1–6; kiertovapausasteita sisältävissä malleissa 4–6 vastaavat kulmanopeutta tai kulmakiihtyvyyttä.

TYPE=INITIAL määrittää analyysin alun alkunopeuden tai alkukiihtyvyyden. Kun alkunopeus annetaan, alkukiihtyvyys lasketaan liikeyhtälön kanssa yhteensopivaksi. Kun alkukiihtyvyys annetaan, käytettävissä on laskentapolku, jossa alkunopeus lasketaan.

TYPE=TRANSIT määrittää ajan mukana muuttuvan määrätyn nopeuden tai kiihtyvyyden. Jos TYPE jätetään pois, arvoksi käsitellään TRANSIT. Kun AMP määritetään, amplitudifunktio interpoloidaan dynaamisen analyysin ajanhetkellä ja sillä kerrotaan määrätty arvo.

Monipisterajoitteet

Käytä monipisterajoitetoimintoa, kun useiden solmuvapausasteiden välille on asetettava lineaarinen riippuvuus. Vastaava avainsana on !EQUATION, jolla voidaan ilmaista esimerkiksi jäykkä kytkentä, jaksolliset reunaehdot ja solmujen väliset siirtymäriippuvuudet, joita on vaikea kuvata yhden solmun ja yhden vapausasteen kiinteällä rajoitteella.

Ohjeita monipisterajoitteiden käytöstä, niiden käsittelystä lineaariratkaisijassa ja suhteesta muihin vapausasteiden kytkentätoimintoihin, kuten TIED-kontaktiin, on kohdassa Monipisterajoitteet.

Lämmönjohtumisanalyysin reunaehdot

Lämmönjohtumisanalyysissä reunaehtoina käytetään kiinteää lämpötilaa, lämpövuota, konvektiota ja säteilyä. Rakenneanalyysin !STEP-komennosta erillään lämpöanalyysin aikaohjaus määritetään !HEAT-komennolla.

Avainsana Kohde Kuvaus Amplitudimääritys
!FIXTEMP Solmu tai solmuryhmä Kiinnittää lämpötilan. AMP
!CFLUX Solmu tai solmuryhmä Kohdistaa solmuun keskitetyn lämpövuon. AMP
!DFLUX Elementti tai elementtiryhmä Kohdistaa jakautuneen lämpövuon elementin tilavuuteen tai elementtipintaan. AMP
!SFLUX Pintaryhmä Kohdistaa lämpövuon pintaryhmään. AMP
!FILM Elementti tai elementtiryhmä Kohdistaa konvektioreunaehdon elementtipintaan. AMP1, AMP2
!SFILM Pintaryhmä Kohdistaa konvektioreunaehdon pintaryhmään. AMP1, AMP2
!RADIATE Elementti tai elementtiryhmä Kohdistaa säteilyreunaehdon elementtipintaan. AMP1, AMP2
!SRADIATE Pintaryhmä Kohdistaa säteilyreunaehdon pintaryhmään. AMP1, AMP2

!DFLUX-komennossa BF tarkoittaa tilavuuskohtaista lämmöntuottoa ja S0–S6 elementtipintojen lämpövuota. !FILM-komennossa elementtipinnat määritetään arvoilla F0–F6 ja !RADIATE-komennossa arvoilla R0–R6. Koska pintanumeroiden ja todellisten elementtipintojen vastaavuus riippuu elementtityypistä, katso yksityiskohdat kunkin avainsanan viitteestä.

Konvektioreunaehdossa määritetään lämmönsiirtokerroin ja ulkolämpötila. Säteilyreunaehdossa määritetään emissiivisyyttä vastaava kerroin ja ympäristön lämpötila. AMP1 vastaa kerrointa ja AMP2 ulko- tai ympäristölämpötilaa, joten kummankin aikavaihtelua voidaan ohjata toisistaan riippumatta.

Amplitudifunktiot

Amplitudifunktio määrittää reunaehdon tai kuorman aikavaihtelun aika-arvotaulukolla. Syötteessä nimetty aikataulukko määritetään !AMPLITUDE-komennolla ja siihen viitataan kohdeavainsanan AMP-, AMP1- tai AMP2-parametrilla.

Pääasialliset sovellettavat avainsanat ovat seuraavat.

!AMPLITUDE luetaan taulukkomuodossa (DEFINITION=TABULAR), ja aikatyyppiä käsitellään vaiheaikana (TIME=STEP). Arvot voidaan määrittää suhteellisina tai absoluuttisina, mutta yksittäisissä avainsanoissa niitä käytetään tavallisesti perusarvon kertoimina.

!TEMPERATURE ei käytä amplitudifunktioita. Koska !SPRING-komennon jousivakiota ei myöskään koota itsenäisen aikavaihtelun kanssa, jousitukien kytkentä tehdään vaiheohjauksella.

Katso myös

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status