Upravljanje koracima¶

Konstrukcijska analiza u FrontISTR-u napreduje prebacivanjem graničnih uvjeta, opterećenja, kontakta i aktivacije elemenata po koracima. Ova stranica objašnjava vremenski raspon, podkorake, kriterije konvergencije te odabir između fiksnih inkremenata i automatskih inkremenata i postupka cutback za svaki korak.

Terminologija vremena analize¶

Na ovoj se stranici vrijeme analize razlikuje sljedećim pojmovima.

• Trenutačno vrijeme: ukupno proteklo vrijeme od početka analize.
• Vrijeme koraka: proteklo vrijeme od početka trenutačnog koraka.
• Vremenski raspon: vrijeme analize koje se napreduje u jednom koraku.
• Relativno vrijeme: vrijeme koraka podijeljeno s vremenskim rasponom. Na početku koraka iznosi 0, a na kraju 1.
• Vremenski inkrement: inkrement od trenutačnog vremena do sljedećeg vremena u kojem se rješava ravnoteža.

Pregled funkcije¶

Upravljanje koracima organizirano je prema sljedećim aspektima.

Za statičku analizu mogu se odabrati fiksni inkrementi ili automatski inkrementi/cutback. U dinamičkoj analizi uvjeti se također mogu prebacivati uporabom više !STEP zapisa, a preporučuje se i fiksni vremenski inkrement i vremenski raspon koraka zadati pomoću !STEP. U !DYNAMIC, n_step i t_delta služe kao zadane vrijednosti kada je !STEP izostavljen ili radi kompatibilnosti unatrag. Automatski inkrementi/cutback mogu se koristiti s nelinearnim implicitnim metodama. Vremenskim upravljanjem analize provođenja topline ne upravlja !STEP, nego vremenski korak u !HEAT.

Uvjeti aktivirani u koraku zadaju se ID-om grupe. Budući da se po koraku mogu prebacivati granični uvjeti, opterećenja, kontakt i aktivacija elemenata, stupnjevito opterećivanje, prebacivanje kontaktnih uvjeta i analize s redoslijedom gradnje mogu se opisati jednom datotekom upravljanja analizom. Za odabir načina aktivacije/deaktivacije elemenata pogledajte Aktivacija/deaktivacija elemenata.

Odabir upravljanja koracima¶

Metodu inkrementa odaberite prema nelinearnosti analize i potrebnim vremenima izlaza.

• Za linearne analize ili analize završene u jednom koraku često nije potrebno detaljno podešavati upravljanje inkrementima.
• Za nelinearne statičke analize s glatkom promjenom opterećenja i odziva često su dovoljni fiksni inkrementi. Ako je konvergencija teška, smanjite vremenski inkrement.
• Za analize koje uključuju početak ili prestanak kontakta, razvoj tečenja, velike deformacije ili nagle promjene materijalne nelinearnosti najprije razmotrite automatske inkremente/cutback. Inkrementi se mogu povećati u područjima lake konvergencije i smanjiti u područjima teške konvergencije.
• Ako su pri automatskim inkrementima potrebni rezultati u određenim vremenima, zajedno koristite popis vremena izlaza.

Kriterije konvergencije podesite tako da uravnotežite stabilnost analize i vrijeme računanja. Stroži kriteriji povećavaju točnost ravnoteže, ali i broj iteracija. U analizama s kontaktom ili Lagrangeovim multiplikatorima na tijek izračuna utječu ne samo uobičajeni kriterij reziduala nego i broj kontaktnih iteracija te kriterij Lagrangeova multiplikatora.

Upravljanje koracima statičke analize¶

Statička analiza sastoji se od jednog ili više koraka analize. Iteracija kroz korake naziva se petljom koraka, a iteracija koja jedan korak dijeli na vremenske inkremente i rješava ga naziva se petljom podkoraka. U svakom podkoraku ravnoteža se računa s faktorom opterećenja, graničnim uvjetima, kontaktnim stanjem i drugim uvjetima u zadanom vremenu.

Kod fiksnih inkremenata vremenski inkrement unutar koraka napreduje zadanom vrijednošću. Ako konvergencija ne uspije, analiza tada završava.

Kod automatskih inkremenata i postupka cutback sljedeća bazna vrijednost vremenskog inkrementa dtime_base ažurira se iz stanja konvergencije prethodnog podkoraka. Ako konvergencija ne uspije, vraća se prethodno spremljeno stanje i isto se vremensko područje ponovno računa manjim vremenskim inkrementom.

Tijek automatskih inkremenata i postupka cutback je sljedeći.

1. Na početku koraka početni vremenski inkrement postavlja se kao dtime_base.
2. Odredite stvarni vremenski inkrement tako da ne prekorači vrijeme završetka koraka ili sljedeće vrijeme izlaza.
3. Izračunajte ravnotežu u vremenu dobivenom napredovanjem od trenutačnog vremena za vremenski inkrement.
4. Ako izračun konvergira, pomaknite vrijeme i povećajte ili smanjite sljedeći dtime_base prema stanju konvergencije.
5. Ako izračun ne konvergira, vratite stanje, smanjite dtime_base pomoću omjera smanjenja za cutback i ponovno izračunajte.
6. Kada trenutačno vrijeme dosegne kraj koraka, završite taj korak.

Odluka o povećanju ili smanjenju inkrementa temelji se na stanju iteracija prethodnog podkoraka. Za odluku se koriste sljedeće tri reprezentativne veličine.

Ako stanje u kojem bilo koji od N_max, N_sum ili N_cont premašuje prag za smanjenje traje zadani broj puta, vremenski se inkrement smanjuje. Obrnuto, ako stanje u kojem su sva tri unutar pragova za povećanje traje zadani broj puta, vremenski se inkrement povećava. Pri povećanju se prilagođava tako da ne prijeđe gornju granicu vremenskog inkrementa.

Kod automatskih inkremenata i postupka cutback analiza završava kao neuspješna u sljedećim slučajevima.

• Gornja granica broja podkoraka dosegne se prije kraja koraka.
• Bazna vrijednost vremenskog inkrementa padne ispod donje granice vremenskog inkrementa.
• Broj uzastopnih postupaka cutback dosegne gornju granicu.

Sljedeći primjer omogućuje automatske inkremente i postavlja početni vremenski inkrement 0.01, vremenski raspon koraka 2.5, donju granicu vremenskog inkrementa 1E-5, gornju granicu 0.3 i najviše 200 podkoraka. Skup parametara automatskog inkrementa AP1 i popis vremena izlaza TP1, koji sadrži ukupna vremena 1.5, 2.7 i 3.9, dodijeljeni su koraku.

!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

Za ulazni format i zadane vrijednosti pojedinih parametara pogledajte !STEP, !AUTOINC_PARAM i !TIME_POINTS.

Upravljanje koracima dinamičke analize¶

Za izravnu vremensku integraciju u dinamičkoj analizi zadajte metodu rješavanja i parametre vremenske integracije pomoću !DYNAMIC, a korake analize, grupe graničnih uvjeta i opterećenja te metodu inkrementa pomoću !STEP. Ako je !STEP izostavljen, analiza se tretira kao jedan korak u kojem su svi granični uvjeti i opterećenja aktivni.

Kod fiksnih inkremenata u drugom retku !STEP navedite DTIME, ETIME kako biste upravljali vremenskim inkrementom i vremenskim rasponom svakog koraka. Definiranje više !STEP zapisa omogućuje prebacivanje aktivnih grupa graničnih uvjeta i opterećenja po koracima. U !DYNAMIC, t_delta i n_step tretiraju se kao zadane vrijednosti za stari jednokoračni ulaz bez !STEP i radi kompatibilnosti unatrag. Za nove ulaze preporučuje se eksplicitno zadati vremenske uvjete pomoću !STEP čak i kod fiksnih inkremenata.

Pri uporabi automatskih inkremenata navedite !STEP, INC_TYPE=AUTO i na podatkovnom retku !STEP zadajte početni vremenski inkrement, vremenski raspon koraka te donju i gornju granicu vremenskog inkrementa. Kod nelinearne implicitne metode vremenski se inkrement povećava ili smanjuje prema stanju Newtonovih i kontaktnih iteracija; ako konvergencija ne uspije, vraća se prethodno stanje i izračun se ponavlja manjim vremenskim inkrementom.

U !STEP, TYPE (STATIC/VISCO) je prekidač vremenske ovisnosti materijala za korak i vrijedi samo za statičku analizu. U dinamičkoj analizi se ne koristi, a vremenski inkrement uvijek se tretira kao stvarno vrijeme; zato navođenje TYPE u !STEP dinamičke analize nema učinka.

Metoda vremenske integracije i koeficijenti poput onih Newmark-β metode zadaju se s !DYNAMIC. Za ulazni format pogledajte !DYNAMIC i !STEP.

Upravljanje koracima analize provođenja topline¶

Vremenski korak analize provođenja topline zadaje se s !HEAT. !HEAT zadaje skup vrijednosti koji uključuje vremenski korak, vrijeme završetka, najmanji vremenski korak, najveću promjenu temperature, broj iteracija i kriterij konvergencije.

Vremensko upravljanje analizom provođenja topline radi mehanizmom odvojenim od !STEP, INC_TYPE=AUTO konstrukcijske statičke analize. Zato pri podešavanju vremenskog koraka analize provođenja topline koristite postavke !HEAT, a ne !STEP. Za ulazni format pogledajte !HEAT.

Zadavanje vremena izlaza¶

Budući da se pri automatskim inkrementima vremenski inkrement mijenja prema konvergenciji, vremena izlaza rezultata možda neće biti unaprijed jednaka. !TIME_POINTS je popis vremena kojim se vremenski inkrement prilagođava tako da se u zadanim vremenima uvijek izračuna ravnoteža i mogu ispisati rezultati.

Popis vremena može se zadati kao ukupno vrijeme od početka analize ili kao vrijeme koraka od njegova početka. Koristite ukupno vrijeme za zajednička vremena kroz više koraka, a vrijeme koraka za iste relativne položaje izlaza u svakom koraku.

Za svaki korak popis vremena koji se koristi referencira se iz !STEP. Kada se koristi zajedno s automatskim inkrementima, vremenski se inkrement skraćuje tako da ne prijeđe sljedeće vrijeme izlaza ili kraj koraka. Za ulazni format pogledajte !TIME_POINTS.

Povezane teme¶

• Vrste analize — Pregled vrsta analize poput statičke, dinamičke i analize provođenja topline.
• Nelinearne iteracije i vremenska integracija — Struktura Newtonovih iteracija, kontaktnih iteracija i vremenske integracije unutar podkoraka (značenje broja Newtonovih i kontaktnih iteracija).
• Aktivacija/deaktivacija elemenata — Odabir upravljanja aktivacijom elemenata koje omogućuje !STEP.
• Newton-Raphsonova metoda (teorija) — Teorija iteracijske metode rješavanja.
• Kriteriji konvergencije (teorija) — Teorija pokazatelja konvergencije.
• !STEP, !AUTOINC_PARAM, !TIME_POINTS — Ulazni formati upravljanja koracima u konstrukcijskoj i dinamičkoj analizi.
• !DYNAMIC, !HEAT — Ulazni formati vremenskog upravljanja dinamičke analize i provođenja topline.