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सीमा शर्तें और भार

FrontISTR में संरचनात्मक विश्लेषण, ऊष्मा चालन विश्लेषण और गतिशील विश्लेषण के लिए सीमा शर्तें तथा भार कीवर्डों से परिभाषित किए जाते हैं। संरचनात्मक स्थैतिक विश्लेषण में परिभाषित सीमा शर्तों और भारों को समूह ID में संगठित करके !STEP की BOUNDARY या LOAD पंक्ति से प्रत्येक स्टेप में सक्रिय किया जाता है। गतिशील विश्लेषण में भी !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION और अप्रत्यक्ष विधि का !SPRING, !STEP से समूहवार सक्रिय किए जा सकते हैं। समय के साथ बदलने वाली शर्तों को !AMPLITUDE से गुणक दिया जाता है, और अनेक स्वतंत्रता-कोटियों के बीच रैखिक संबंध !EQUATION से परिभाषित किए जाते हैं।

कार्यों का अवलोकन

सीमा शर्तों और भारों को विश्लेषण प्रकार के अनुसार निम्न प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है।

विश्लेषण प्रकार मुख्य कीवर्ड उपयोग
संरचनात्मक विश्लेषण !BOUNDARY स्थिर प्रतिबंध, निर्धारित विस्थापन और घूर्णन केंद्र के चारों ओर निर्धारित घूर्णन लागू करता है।
संरचनात्मक विश्लेषण !CLOAD संकेंद्रित नोडल बल, घूर्णी स्वतंत्रता-कोटियों पर आघूर्ण और घूर्णन केंद्र के चारों ओर टॉर्क लागू करता है।
संरचनात्मक विश्लेषण !DLOAD सतही दाब, सतही भार, आयतन बल, गुरुत्व और अपकेंद्रीय बल लागू करता है।
संरचनात्मक विश्लेषण !SPRING नोडल स्वतंत्रता-कोटियों पर स्प्रिंग समर्थन लागू करता है।
संरचनात्मक विश्लेषण !TEMPERATURE तापीय तनाव विश्लेषण में प्रयुक्त नोडल तापमान सीधे निर्दिष्ट करता है या परिणाम फ़ाइल से पढ़ता है।
गतिशील विश्लेषण !VELOCITY，!ACCELERATION प्रारंभिक वेग/त्वरण अथवा समय-परिवर्ती निर्धारित वेग/त्वरण देता है।
ऊष्मा चालन विश्लेषण !FIXTEMP，!CFLUX，!DFLUX，!SFLUX，!FILM，!SFILM，!RADIATE，!SRADIATE निश्चित तापमान, ऊष्मा फ्लक्स, संवहन और विकिरण लागू करता है।
सामान्य !AMPLITUDE सीमा शर्तों और भारों के समय-परिवर्ती गुणकों को सारणी के रूप में निर्दिष्ट करता है।
मेश परिभाषा !EQUATION बहु-बिंदु प्रतिबंध समीकरण परिभाषित करता है।

संरचनात्मक विश्लेषण में स्वतंत्रता-कोटि संख्या 1, 2, 3 को सामान्यतः स्थानांतरण स्वतंत्रता-कोटियाँ और 4, 5, 6 को घूर्णी स्वतंत्रता-कोटियाँ माना जाता है। घूर्णी स्वतंत्रता-कोटियाँ शेल और बीम एलिमेंट जैसे 6-DOF मॉडल में अर्थपूर्ण हैं। केवल 2D या 3D सॉलिड एलिमेंट वाले मॉडल में प्रतिबंध और भार लक्ष्य नोड के उपलब्ध स्वतंत्रता-कोटि दायरे के भीतर ही निर्दिष्ट करें।

संरचनात्मक विश्लेषण में विस्थापन प्रतिबंध

विस्थापन प्रतिबंध !BOUNDARY से निर्दिष्ट किए जाते हैं। किसी नोड या नोड समूह के लिए स्वतंत्रता-कोटि की सीमा और मान दिया जाता है। मान 0 होने पर स्थिर प्रतिबंध बनता है, जबकि शून्य से भिन्न मान निर्धारित विस्थापन या निर्धारित घूर्णन देता है।

संरचनात्मक विश्लेषण में !BOUNDARY स्वतंत्रता-कोटि सीमा 1 से 6 तक स्वीकार करता है। 1 से 3 स्थानांतरण विस्थापन से और 4 से 6 घूर्णी स्वतंत्रता-कोटि वाले नोडों के घूर्णन प्रतिबंध से संबंधित हैं। स्वतंत्रता-कोटियों की सीमा एक साथ दी जा सकती है; उदाहरण के लिए 1 से 3 को एक साथ स्थिर करके स्थानांतरण रोका जा सकता है।

AMP पैरामीटर देने पर amplitude function के अनुसार प्रतिबंध मान समय के साथ बदलता है। सामान्य विनिर्देशन में निर्धारित विस्थापन को स्टेप के load factor या amplitude function के परिवर्तन के अनुसार वृद्धिशील रूप में दिया जाता है। TOTAL=YES देने पर निर्दिष्ट मान को कुल विस्थापन का लक्ष्य मान माना जाता है।

ROT_CENTER देने पर केंद्र नोड समूह के संदर्भ में घूर्णन प्रतिबंध लगाया जा सकता है। इसमें घूर्णन मात्रा से लक्ष्य नोड समूह के स्थानांतरण विस्थापन की गणना करके प्रतिबंध लगाया जाता है। ROT_CENTER और TOTAL=YES का संयोजन समर्थित नहीं है, इसलिए घूर्णन केंद्र के चारों ओर प्रतिबंध वृद्धिशील विनिर्देशन के रूप में उपयोग करें।

संरचनात्मक विश्लेषण में संकेंद्रित भार

संकेंद्रित नोडल भार !CLOAD से निर्दिष्ट किए जाते हैं। नोड या नोड समूह, स्वतंत्रता-कोटि संख्या और भार मान देने पर वह भार संबंधित स्वतंत्रता-कोटि के दाएँ-पक्ष भार में सम्मिलित होता है।

स्थानांतरण स्वतंत्रता-कोटियों 1 से 3 पर दिए मान निर्देशांक दिशाओं के नोडल बल माने जाते हैं। घूर्णी स्वतंत्रता-कोटि वाले मॉडल में 4 से 6 के विनिर्देशन से घूर्णी स्वतंत्रता-कोटियों पर आघूर्ण दिया जा सकता है। AMP पैरामीटर देने पर संकेंद्रित भार को amplitude function के मान से गुणा किया जाता है।

ROT_CENTER देने पर भार केंद्र नोड समूह के चारों ओर टॉर्क के रूप में लगाया जाता है। निर्दिष्ट टॉर्क वेक्टर को केंद्र से लक्ष्य नोडों तक के स्थिति वेक्टरों के आधार पर नोडल बलों में वितरित किया जाता है। यदि केंद्र और लक्ष्य नोड एक ही स्थान पर हों तो टॉर्क वितरित नहीं किया जा सकता, इसलिए घूर्णन केंद्र और भार बिंदुओं की ज्यामितीय स्थिति जाँचें।

ऐसे मॉडल में सावधानी आवश्यक है जहाँ !CLOAD नोड समूह के लिए निर्दिष्ट हो और साथ में !MESH का REFINE (मेश परिष्करण, Refiner) उपयोग किया जाए। परिष्करण से मूल नोड समूह में शामिल किनारों पर नए मध्य-नोड बनते हैं और वे भी उसी नोड समूह में जुड़ते हैं। !CLOAD समूह के प्रत्येक नोड पर समान संकेंद्रित भार देता है, इसलिए नए मध्य-नोडों पर भी वही भार लग जाता है और कुल भार परिष्करण से पहले अपेक्षित मान से बदल जाता है। नोड समूह के लिए संकेंद्रित भार देते समय परिष्करण से भार बिंदुओं की संख्या बढ़ने का ध्यान रखें, अथवा अलग-अलग नोड सीधे निर्दिष्ट करें।

संरचनात्मक विश्लेषण में वितरित भार और आयतन बल

वितरित भार और आयतन बल !DLOAD से निर्दिष्ट किए जाते हैं। !DLOAD एलिमेंट समूह या surface group के लिए load type और पैरामीटर देता है। समय-परिवर्तन AMP पैरामीटर से निर्दिष्ट किया जाता है।

मुख्य load type निम्न हैं।

Load type विवरण
P0，PP，P1〜P6 एलिमेंट फलक पर कार्य करने वाला दाब देता है। फलक संख्या और एलिमेंट फलक का संबंध एलिमेंट प्रकार पर निर्भर करता है।
PX，PY，PZ निर्देशांक दिशा स्पष्ट करके दाब निर्दिष्ट करता है। इनपुट के समय इसे दिशा वेक्टर में बदला जाता है।
S... surface group पर सतही भार लागू करता है। फलक संख्या surface group की परिभाषा से ली जाती है।
BX，BY，BZ निर्देशांक दिशा में आयतन बल लागू करता है।
GRAV गुरुत्व त्वरण वेक्टर निर्दिष्ट करता है। इसे सामग्री घनत्व के साथ मिलाकर आयतन बल के रूप में सम्मिलित किया जाता है।
CENT घूर्णन अक्ष और कोणीय वेग के आधार पर अपकेंद्रीय बल लागू करता है।

FOLLOW=YES देने पर सतही दाब विकृत सतह की दिशा का अनुसरण करता है। यह विनिर्देशन सीमित विकृति को ध्यान में रखने वाले संरचनात्मक विश्लेषण में अर्थपूर्ण है। जिन विश्लेषणों में nonlinear geometry निष्क्रिय है, वहाँ implementation follower pressure को निष्क्रिय कर देता है।

ऊष्मा विश्लेषण में P1 से P6 और S1 से S6 की तरह फलक संख्याओं का अर्थ एलिमेंट प्रकार के अनुसार बदलता है। फलक संख्याओं का विशिष्ट संबंध और डेटा पंक्तियों का क्रम संबंधित keyword reference में देखें।

संरचनात्मक विश्लेषण में स्प्रिंग समर्थन

स्प्रिंग समर्थन !SPRING से निर्दिष्ट किया जाता है। नोड या नोड समूह, स्वतंत्रता-कोटि संख्या और स्प्रिंग स्थिरांक देने पर लक्ष्य स्वतंत्रता-कोटि की diagonal stiffness में स्प्रिंग stiffness जोड़ी जाती है, और दाएँ पक्ष में वर्तमान विस्थापन के अनुपाती स्प्रिंग प्रतिक्रिया बल को सम्मिलित किया जाता है।

स्वतंत्रता-कोटियों 1 से 3 पर दिए जाने पर इसे स्थानांतरण स्प्रिंग माना जाता है। घूर्णी स्वतंत्रता-कोटि वाले मॉडल में 4 से 6 देकर घूर्णी स्प्रिंग उपयोग की जा सकती है। लक्ष्य मॉडल में अनुपस्थित स्वतंत्रता-कोटि पर स्प्रिंग न दें; DOF विन्यास की जाँच करें।

वर्तमान implementation में !SPRING की स्प्रिंग stiffness को किसी स्वतंत्र amplitude function से समय के साथ नहीं बदला जाता। स्टेप के भीतर इसे step factor के अनुसार assemble किया जाता है। स्प्रिंग समर्थन को सक्रिय/निष्क्रिय करने के लिए group ID और !STEP के LOAD विनिर्देशन से प्रत्येक स्टेप में नियंत्रण करें।

संरचनात्मक विश्लेषण में तापमान भार

संरचनात्मक विश्लेषण में तापीय strain से उत्पन्न भार देने के लिए !TEMPERATURE का उपयोग करें। प्रत्येक नोड या नोड समूह का तापमान देने पर reference temperature या पिछले temperature से अंतर के आधार पर तापीय तनाव विश्लेषण के equivalent nodal forces assemble होते हैं। thermal expansion coefficient सामग्री परिभाषा में दिया जाता है। reference temperature !REFTEMP से निर्दिष्ट होता है।

तापमान को control file में सीधे निर्दिष्ट किया जा सकता है या ऊष्मा चालन विश्लेषण आदि की result file से पढ़ा जा सकता है। READRESULT देने पर डेटा पंक्तियों के nodal temperatures नहीं पढ़े जाते; इसके बजाय SSTEP, INTERVAL, READTYPE आदि से निर्दिष्ट result data पढ़ा जाता है। result file का saved time या step number संरचनात्मक विश्लेषण पक्ष के विनिर्देशन से मेल खाना चाहिए।

!TEMPERATURE में AMP पैरामीटर नहीं है, इसलिए यह amplitude function से scaling का विषय नहीं है। तापमान इतिहास बदलने के लिए स्वयं temperature data, पढ़े जाने वाले heat-analysis results, या step subdivision को नियंत्रित करें।

गतिशील विश्लेषण में प्रारंभिक शर्तें और निर्धारित मान (वेग और त्वरण)

गतिशील विश्लेषण में !VELOCITY और !ACCELERATION से वेग या त्वरण की प्रारंभिक शर्तें तथा निर्धारित मान दिए जा सकते हैं। दोनों में नोड या नोड समूह, स्वतंत्रता-कोटि सीमा और मान निर्दिष्ट किया जाता है। सीमा 1 से 6 है; घूर्णी स्वतंत्रता-कोटि वाले मॉडल में 4 से 6 कोणीय वेग या कोणीय त्वरण से संबंधित हैं।

TYPE=INITIAL विश्लेषण आरंभ पर प्रारंभिक वेग या प्रारंभिक त्वरण निर्दिष्ट करता है। प्रारंभिक वेग देने पर गति समीकरण के साथ संगति से प्रारंभिक त्वरण की गणना की जाती है। प्रारंभिक त्वरण देने पर प्रारंभिक वेग की गणना करने वाला मार्ग भी मौजूद है।

TYPE=TRANSIT समय-परिवर्ती निर्धारित वेग या निर्धारित त्वरण निर्दिष्ट करता है। TYPE छोड़ने पर इसे TRANSIT माना जाता है। AMP देने पर amplitude function को गतिशील विश्लेषण समय पर interpolate करके निर्धारित मान के गुणक के रूप में लगाया जाता है।

बहु-बिंदु प्रतिबंध

अनेक नोडल स्वतंत्रता-कोटियों के बीच रैखिक संबंध लागू करने के लिए बहु-बिंदु प्रतिबंध सुविधा का उपयोग करें। संबंधित कीवर्ड !EQUATION है, जिससे rigid coupling, periodic boundary और नोडों के बीच displacement relationships जैसे संबंध परिभाषित किए जा सकते हैं जिन्हें एक नोड और एक स्वतंत्रता-कोटि के स्थिर प्रतिबंध से व्यक्त करना कठिन है।

बहु-बिंदु प्रतिबंधों के उपयोग, linear solver में उनकी processing method और संपर्क TIED जैसी अन्य DOF-coupling सुविधाओं के संबंध के लिए बहु-बिंदु प्रतिबंध देखें।

ऊष्मा चालन विश्लेषण की सीमा शर्तें

ऊष्मा चालन विश्लेषण में निश्चित तापमान, ऊष्मा फ्लक्स, संवहन और विकिरण सीमा शर्तों के रूप में दिए जाते हैं। संरचनात्मक विश्लेषण के !STEP से अलग, ऊष्मा विश्लेषण का समय नियंत्रण !HEAT से निर्दिष्ट किया जाता है।

कीवर्ड लक्ष्य विवरण amplitude विनिर्देशन
!FIXTEMP नोड या नोड समूह तापमान निश्चित करता है। AMP
!CFLUX नोड या नोड समूह संकेंद्रित नोडल ऊष्मा फ्लक्स लागू करता है। AMP
!DFLUX एलिमेंट या एलिमेंट समूह एलिमेंट आयतन या फलक पर वितरित ऊष्मा फ्लक्स लागू करता है। AMP
!SFLUX surface group surface group पर ऊष्मा फ्लक्स लागू करता है। AMP
!FILM एलिमेंट या एलिमेंट समूह एलिमेंट फलक पर संवहन सीमा लागू करता है। AMP1，AMP2
!SFILM surface group surface group पर संवहन सीमा लागू करता है। AMP1，AMP2
!RADIATE एलिमेंट या एलिमेंट समूह एलिमेंट फलक पर विकिरण सीमा लागू करता है। AMP1，AMP2
!SRADIATE surface group surface group पर विकिरण सीमा लागू करता है। AMP1，AMP2

!DFLUX में BF आयतन ऊष्मा उत्पादन को और S0 से S6 एलिमेंट फलक पर ऊष्मा फ्लक्स को दर्शाते हैं। !FILM में F0 से F6 और !RADIATE में R0 से R6 द्वारा एलिमेंट फलक निर्दिष्ट किए जाते हैं। फलक संख्या और वास्तविक एलिमेंट फलक का संबंध एलिमेंट प्रकार पर निर्भर है; विवरण के लिए प्रत्येक कीवर्ड का reference देखें।

संवहन सीमा में convection coefficient और बाह्य तापमान दिया जाता है। विकिरण सीमा में emissivity-समान गुणांक और परिवेश तापमान दिया जाता है। AMP1 गुणांक पक्ष और AMP2 बाह्य या परिवेश तापमान पक्ष से संबंधित हैं, और दोनों को स्वतंत्र समय-परिवर्तन दिया जा सकता है।

Amplitude functions

Amplitude function समय और मान की सारणी से सीमा शर्त या भार का समय-परिवर्तन परिभाषित करता है। इनपुट में !AMPLITUDE से नामित समय सारणी परिभाषित की जाती है और लक्ष्य कीवर्ड के AMP, AMP1, AMP2 पैरामीटर से उसका संदर्भ लिया जाता है।

मुख्य समर्थित कीवर्ड निम्न हैं।

!AMPLITUDE को सारणीबद्ध रूप (DEFINITION=TABULAR) में पढ़ा जाता है और समय प्रकार step time (TIME=STEP) माना जाता है। मान relative या absolute हो सकते हैं, लेकिन अलग-अलग कीवर्डों में सामान्यतः आधार मान को amplitude value से गुणा करने वाले factor के रूप में उपयोग होते हैं।

!TEMPERATURE amplitude function के अधीन नहीं है। साथ ही !SPRING की spring constant को स्वतंत्र समय-परिवर्तन के साथ assemble नहीं किया जाता, इसलिए spring support का switching step control से किया जाता है।

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