Preskoči na sadržaj

Granični uvjeti i opterećenja

U FrontISTR-u se granični uvjeti i opterećenja za strukturne, toplinske i dinamičke analize definiraju ključnim riječima. U statičkoj strukturnoj analizi definirani granični uvjeti i opterećenja grupiraju se prema ID-u grupe i aktiviraju za svaki korak preko !STEP uporabom njegova retka BOUNDARY ili LOAD. I u dinamičkoj analizi !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION i !SPRING za implicitnu metodu mogu se aktivirati po grupama iz !STEP. Uvjeti koji se mijenjaju s vremenom skaliraju se pomoću !AMPLITUDE, a linearne veze između više stupnjeva slobode definiraju se pomoću !EQUATION.

Pregled funkcija

Granični uvjeti i opterećenja mogu se prema vrsti analize razvrstati na sljedeći način.

Vrsta analize Glavne ključne riječi Namjena
Strukturna analiza !BOUNDARY Primjenjuje fiksna ograničenja, zadane pomake i zadanu rotaciju oko središta rotacije.
Strukturna analiza !CLOAD Primjenjuje koncentrirane čvorne sile, momente na rotacijskim stupnjevima slobode i zakretni moment oko središta rotacije.
Strukturna analiza !DLOAD Primjenjuje površinski tlak, površinska opterećenja, volumenske sile, gravitaciju i centrifugalnu silu.
Strukturna analiza !SPRING Primjenjuje elastične oslonce na čvorne stupnjeve slobode.
Strukturna analiza !TEMPERATURE Izravno zadaje čvorne temperature koje se koriste u analizi toplinskih naprezanja ili ih čita iz datoteke rezultata.
Dinamička analiza !VELOCITY, !ACCELERATION Primjenjuje početnu brzinu ili ubrzanje, odnosno vremenski promjenjivu zadanu brzinu ili ubrzanje.
Analiza provođenja topline !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Primjenjuje fiksnu temperaturu, toplinski tok, konvekciju i zračenje.
Zajedničko !AMPLITUDE Zadaje vremenski promjenjive faktore skaliranja za granične uvjete i opterećenja u tabličnom obliku.
Definicija mreže !EQUATION Definira jednadžbe višetočkovnih ograničenja.

U strukturnoj analizi brojevi stupnjeva slobode 1, 2 i 3 obično se tretiraju kao translacijski stupnjevi slobode, a 4, 5 i 6 kao rotacijski stupnjevi slobode. Rotacijski stupnjevi slobode imaju smisla u modelima sa šest stupnjeva slobode, kao što su ljuskasti i gredni elementi. Za modele koji sadrže samo dvodimenzijske ili trodimenzijske čvrste elemente zadajte ograničenja i opterećenja samo unutar raspona stupnjeva slobode koje posjeduju ciljni čvorovi.

Ograničenja pomaka u strukturnoj analizi

Ograničenja pomaka zadaju se pomoću !BOUNDARY. Za čvor ili grupu čvorova zadaju se raspon stupnjeva slobode i vrijednost. Vrijednost 0 definira fiksno ograničenje, dok nenulta vrijednost definira zadani pomak ili zadanu rotaciju.

U strukturnoj analizi !BOUNDARY prihvaća raspon stupnjeva slobode od 1 do 6. 1 do 3 odgovaraju translacijskom pomaku, a 4 do 6 rotacijskim ograničenjima u čvorovima koji imaju rotacijske stupnjeve slobode. Budući da se raspon stupnjeva slobode može zadati zajedno, primjerice se translacija može ograničiti istodobnim fiksiranjem 1 do 3.

Kada je zadan parametar AMP, zadana se vrijednost mijenja s vremenom prema amplitudnoj funkciji. Kod uobičajene specifikacije zadani pomak primjenjuje se inkrementalno prema faktoru opterećenja unutar koraka ili promjeni amplitudne funkcije. Kada je zadan TOTAL=YES, zadana vrijednost tretira se kao ciljna ukupna vrijednost pomaka.

Kada je zadan ROT_CENTER, rotacijsko ograničenje može se primijeniti u odnosu na središnju grupu čvorova. U toj se specifikaciji translacijski pomaci ciljne grupe čvorova izračunavaju iz iznosa rotacije i nameću kao ograničenja. Kombinacija ROT_CENTER i TOTAL=YES nije podržana, pa se rotacijska ograničenja oko središta rotacije koriste kao inkrementalne specifikacije.

Koncentrirana opterećenja u strukturnoj analizi

Koncentrirana čvorna opterećenja zadaju se pomoću !CLOAD. Kada se zadaju čvor ili grupa čvorova, broj stupnja slobode i vrijednost opterećenja, opterećenje se uključuje u desnu stranu za taj stupanj slobode.

Vrijednosti zadane za translacijske stupnjeve slobode 1 do 3 tretiraju se kao čvorne sile u koordinatnim smjerovima. U modelima s rotacijskim stupnjevima slobode vrijednosti zadane za 4 do 6 mogu primijeniti momente na rotacijske stupnjeve slobode. Kada je zadan parametar AMP, koncentrirano opterećenje množi se vrijednošću amplitudne funkcije.

Kada je zadan ROT_CENTER, opterećenje se primjenjuje kao zakretni moment oko središnje grupe čvorova. U tom se slučaju zadani vektor zakretnog momenta raspodjeljuje na čvorne sile na temelju vektora položaja od središta do ciljnih čvorova. Budući da se zakretni moment ne može raspodijeliti kada su središte i ciljni čvor na istom položaju, mora se provjeriti geometrijski odnos između središta rotacije i točaka opterećenja.

Potreban je oprez kada se !CLOAD zada za grupu čvorova u modelu koji također koristi !MESH s REFINE (profinjenje mreže, Refiner). Profinjenjem se stvaraju novi srednji čvorovi na bridovima sadržanima u izvornoj grupi čvorova, a ti se srednji čvorovi također dodaju u istu grupu čvorova. Budući da !CLOAD dodjeljuje istu vrijednost koncentriranog opterećenja svakom čvoru u grupi, isto se koncentrirano opterećenje primjenjuje i na dodane srednje čvorove, pa se ukupno opterećenje razlikuje od onoga namjeravanog prije profinjenja. Pri zadavanju koncentriranih opterećenja po grupi čvorova uzmite u obzir povećanje broja točaka opterećenja zbog profinjenja ili, po mogućnosti, izravno zadajte pojedinačne čvorove.

Raspodijeljena opterećenja i volumenske sile u strukturnoj analizi

Raspodijeljena opterećenja i volumenske sile zadaju se pomoću !DLOAD. !DLOAD zadaje vrstu opterećenja i parametre za grupu elemenata ili grupu ploha. Vremenska promjena zadaje se parametrom AMP.

Glavne vrste opterećenja su sljedeće.

Vrsta opterećenja Opis
P0, PP, P1–P6 Primjenjuje tlak koji djeluje na plohu elementa. Odnos između brojeva ploha i ploha elementa ovisi o vrsti elementa.
PX, PY, PZ Zadaje tlak s eksplicitnim koordinatnim smjerom. Tijekom obrade ulaza pretvara se u vektor smjera.
S... Primjenjuje površinsko opterećenje na grupu ploha. Broj plohe dobiva se iz definicije grupe ploha.
BX, BY, BZ Primjenjuje volumensku silu u koordinatnom smjeru.
GRAV Zadaje vektor gravitacijskog ubrzanja. Kombinira se s gustoćom materijala i uključuje kao volumenska sila.
CENT Primjenjuje centrifugalnu silu na temelju osi rotacije i kutne brzine.

Kada je zadan FOLLOW=YES, površinski tlak prati orijentaciju deformirane plohe. Ta specifikacija ima smisla u strukturnoj analizi koja uzima u obzir konačne deformacije. U analizama u kojima je nelinearna geometrija onemogućena, prateći tlak onemogućen je u implementaciji.

Kao i kod P1 do P6 te S1 do S6 na strani toplinske analize, značenje brojeva ploha razlikuje se ovisno o vrsti elementa. Za konkretan odnos brojeva ploha i redoslijed podatkovnih polja pogledajte referencu ključnih riječi.

Elastični oslonci u strukturnoj analizi

Elastični oslonci zadaju se pomoću !SPRING. Kada se zadaju čvor ili grupa čvorova, broj stupnja slobode i konstanta opruge, krutost opruge dodaje se dijagonalnoj krutosti ciljnog stupnja slobode, a reakcija opruge proporcionalna trenutačnom pomaku uključuje se u desnu stranu.

Kada se zada za stupnjeve slobode 1 do 3, oslonac se tretira kao translacijska opruga. U modelima s rotacijskim stupnjevima slobode zadavanjem 4 do 6 mogu se koristiti rotacijske opruge. Provjerite konfiguraciju stupnjeva slobode kako opruge ne bi bile dodijeljene stupnjevima slobode koji ne postoje u ciljnom modelu.

U trenutačnoj implementaciji krutost opruge za !SPRING ne mijenja se tijekom vremena pojedinačnom amplitudnom funkcijom. Unutar koraka sastavlja se prema faktoru koraka. Za uključivanje ili isključivanje elastičnog oslonca koristite ID grupe i !STEP s njegovom specifikacijom LOAD za upravljanje po koracima.

Temperaturna opterećenja u strukturnoj analizi

Za primjenu opterećenja zbog toplinske deformacije u strukturnoj analizi koristite !TEMPERATURE. Kada se za svaki čvor ili grupu čvorova zada temperatura, ekvivalentne čvorne sile za analizu toplinskih naprezanja sastavljaju se na temelju razlike u odnosu na referentnu ili prethodnu temperaturu. Koeficijent toplinskog širenja zadaje se u definiciji materijala. Referentna temperatura zadaje se pomoću !REFTEMP.

Temperatura se može zadati izravno u upravljačkoj datoteci ili pročitati iz datoteke rezultata proizvedene analizom provođenja topline ili drugom analizom. Kada je zadan READRESULT, čvorne temperature u podatkovnim retcima ne čitaju se; umjesto toga čitaju se podaci rezultata određeni parametrima SSTEP, INTERVAL, READTYPE i povezanim parametrima. Pri uporabi datoteke rezultata njezino spremljeno vrijeme ili broj koraka mora odgovarati specifikaciji na strani strukturne analize.

Budući da !TEMPERATURE nema parametar AMP, ne podliježe skaliranju amplitudnom funkcijom. Za promjenu vremenske povijesti temperature upravljajte samim temperaturnim podacima, rezultatima toplinske analize koji se čitaju ili podjelom koraka.

Početni uvjeti i zadane vrijednosti u dinamičkoj analizi (brzina i ubrzanje)

U dinamičkoj analizi !VELOCITY i !ACCELERATION mogu zadati početne uvjete ili zadane vrijednosti brzine ili ubrzanja. Obje ključne riječi zadaju čvor ili grupu čvorova, raspon stupnjeva slobode i vrijednost. Raspon stupnjeva slobode je 1 do 6; u modelima s rotacijskim stupnjevima slobode 4 do 6 odgovaraju kutnoj brzini ili kutnom ubrzanju.

TYPE=INITIAL zadaje početnu brzinu ili početno ubrzanje na početku analize. Kada je zadana početna brzina, početno ubrzanje izračunava se radi dosljednosti s jednadžbom gibanja. Kada je zadano početno ubrzanje, postoji put u kojem se izračunava početna brzina.

TYPE=TRANSIT zadaje vremenski promjenjivu zadanu brzinu ili zadano ubrzanje. Ako je TYPE izostavljen, tretira se kao TRANSIT. Kada je zadan AMP, amplitudna funkcija interpolira se u vremenu dinamičke analize i množi sa zadanom vrijednošću.

Višetočkovna ograničenja

Funkciju višetočkovnih ograničenja koristite kada se mora nametnuti linearni odnos između više čvornih stupnjeva slobode. Odgovarajuća ključna riječ je !EQUATION, kojom se mogu izraziti odnosi kao što su kruto sprezanje, periodične granice i odnosi pomaka između čvorova koje je teško prikazati fiksnim ograničenjem jednog čvora i jednog stupnja slobode.

Za smjernice o uporabi višetočkovnih ograničenja, načinu na koji ih obrađuje linearni rješavač i njihovu odnosu prema drugim funkcijama sprezanja stupnjeva slobode, poput kontakta TIED, pogledajte Višetočkovna ograničenja.

Granični uvjeti u analizi provođenja topline

U analizi provođenja topline kao granični uvjeti primjenjuju se fiksna temperatura, toplinski tok, konvekcija i zračenje. Odvojeno od !STEP za strukturnu analizu, vremensko upravljanje toplinskom analizom zadaje se pomoću !HEAT.

Ključna riječ Cilj Opis Specifikacija amplitude
!FIXTEMP Čvor ili grupa čvorova Fiksira temperaturu. AMP
!CFLUX Čvor ili grupa čvorova Primjenjuje koncentrirani čvorni toplinski tok. AMP
!DFLUX Element ili grupa elemenata Primjenjuje raspodijeljeni toplinski tok na volumen elementa ili plohu elementa. AMP
!SFLUX Grupa ploha Primjenjuje toplinski tok na grupu ploha. AMP
!FILM Element ili grupa elemenata Primjenjuje konvekcijski granični uvjet na plohu elementa. AMP1, AMP2
!SFILM Grupa ploha Primjenjuje konvekcijski granični uvjet na grupu ploha. AMP1, AMP2
!RADIATE Element ili grupa elemenata Primjenjuje radijacijski granični uvjet na plohu elementa. AMP1, AMP2
!SRADIATE Grupa ploha Primjenjuje radijacijski granični uvjet na grupu ploha. AMP1, AMP2

Za !DFLUX, BF predstavlja volumensko stvaranje topline, dok S0 do S6 predstavljaju toplinski tok na plohama elemenata. Za !FILM plohe elemenata zadaju se s F0 do F6, a za !RADIATE s R0 do R6. Budući da odnos između brojeva ploha i stvarnih ploha elementa ovisi o vrsti elementa, pojedinosti potražite u referenci svake ključne riječi.

Konvekcijski granični uvjet zadaje koeficijent konvekcije i vanjsku temperaturu. Radijacijski granični uvjet zadaje koeficijent ekvivalentan emisivnosti i temperaturu okoline. AMP1 odgovara strani koeficijenta, a AMP2 strani vanjske temperature ili temperature okoline, čime se omogućuje neovisna vremenska promjena svake od njih.

Amplitudne funkcije

Amplitudna funkcija definira vremensku promjenu graničnog uvjeta ili opterećenja pomoću tablice vremena i vrijednosti. U ulazu se imenovana vremenska tablica definira pomoću !AMPLITUDE i na nju upućuje parametar AMP, AMP1 ili AMP2 ciljne ključne riječi.

Glavne primjenjive ključne riječi su sljedeće.

!AMPLITUDE se čita u tabličnom obliku (DEFINITION=TABULAR), a vrsta vremena tretira se kao vrijeme koraka (TIME=STEP). Vrijednosti se mogu definirati kao relativne ili apsolutne, ali se za pojedine ključne riječi obično koriste kao faktori koji množe osnovnu vrijednost.

!TEMPERATURE ne podliježe amplitudnim funkcijama. Također, budući da se !SPRING ne sastavlja s neovisnom vremenskom promjenom konstante opruge, uključivanje i isključivanje elastičnih oslonaca provodi se upravljanjem koracima.

Vidi također

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status