Númerakerfi staka og formfallasafn¶

Formfallið \(N_\alpha^e(\boldsymbol{r})\) sem kynnt er í Formföll og endanlegra staka nálgun hefur ákveðið form fyrir hverja stakagerð. Í þessum kafla eru stakahópar sem FrontISTR býður flokkaðir með þriggja stafa númerum stakagerða og viðmót formfallasafnsins til að meðhöndla hverja stakagerð á samræmdan hátt er sett fram. Sérstök náttúruleg hnitakerfi og formföll þrívíðra rúmstaka, sem og umbreyting röðunar miðhnúta fyrir annars stigs stök, eru tekin fyrir í Formföll þrívíðra rúmstaka, en leiðbeiningar um val stakagerða eru í Stakasafn (virkni).

Flokkun staka og nafnareglur¶

Stakagerðir FrontISTR eru auðkenndar með þriggja stafa númerum. Merking hvers stafs er eftirfarandi.

• Fyrsti stafur (stakahópur): 1 = línustak/stag, 2 = flatarstak, 3 = rúmstak, 5 = milliflatarstak, 6 = bitastak, 7 = skeljarstak.
• Annar stafur (grunnlögun): aðgreinir rúmfræðilega lögun innan stakahópsins (þríhyrning, ferhyrning, fjórflötung, fleyg eða sexflötung).
• Þriðji stafur (stig brúunar): 1 = fyrsta stig (aðeins hornhnútar), 2 = annað stig (með miðhnútum). Undantekning er tveggja hnúta stagstakið sem hefur númerið 301.

Stökin sem boðið er upp á eru talin upp eftir stakahópi í töflunni hér að neðan.

Línulega sexflötungsstakið 361 hefur margar formúlugerðir (fulla heildun, ósamhæfan hátt, B-bar og F-bar), sem eru valdar með greiningarstýringunni. Nánari upplýsingar eru í Háþróaðar formúlugerðir staka.

Bitastak 641 og skeljarstök 761/781 eru formúlugerðir til að tengja burðarstök með 6 frelsisgráðum við rúmstök með 3 frelsisgráðum á sömu hnútum; einn burðarhnútur er táknaður með tveimur 3-DOF hnútum. Formúlugerðirnar sjálfar eru eins og samsvarandi 6-DOF útgáfur (611, 731 og 741).

Formfallasafn¶

Reiknivenjur staka (smíði stífleikafylkis og innri kraftavigurs) hafa ekki aðskildar venjur fyrir hverja stakagerð. Þess í stað kalla þær á formfallasafnið í gegnum sameiginlegt viðmót sem tekur númer stakagerðarinnar fetype sem viðfang. Einingin elementInfo (fistr1/src/lib/element/element.f90) býður eftirfarandi föll.

• NumOfQuadPoints(fetype): skilar fjölda heildunarpunkta \(n_q\) fyrir stakagerðina.
• getQuadPoint(fetype, np, pos): skilar náttúrulegum hnitum \(\boldsymbol{r}_i\) heildunarpunkts \(i\).
• getWeight(fetype, np): skilar vægi \(w_i\) heildunarpunkts \(i\).
• getShapeFunc(fetype, r, N): skilar gildum formfalla \(N_\alpha^e(\boldsymbol{r})\) við náttúruleg hnit \(\boldsymbol{r}\).
• getShapeDeriv(fetype, r, dN): skilar afleiðum formfallanna með tilliti til náttúrulegra hnita \(\partial N_\alpha^e/\partial \boldsymbol{r}\).
• getGlobalDeriv(fetype, n_e, r, X^e, J, dN_x): þegar hnútahnit staksins \(\boldsymbol{X}^e\) eru gefin skilar fallið afleiðum með tilliti til eðlishnita \(\partial N_\alpha^e/\partial \boldsymbol{x}\) og Jacobian-ákveðunni \(J\).
• getNumberOfSubface(fetype), getSubFace(fetype, k, ...): skila fjölda jaðarflata staks og hnútanúmerunum sem mynda hvern flöt. Þau eru notuð til að smíða yfirborðsálög og snertifleti.

Hvert fall greinir innbyrðis eftir númeri stakagerðar og kallar á venjur formfalla og afleiða formfalla í neðri einingum sem eru til fyrir hverja stakagerð (tet4n.f90, tet10n.f90, prism6n.f90, prism15n.f90, hex8n.f90, hex20n.f90, tri3n.f90, tri6n.f90, quad4n.f90, quad8n.f90, quad9n.f90, line2n.f90, line3n.f90). Tölulegar töflur yfir hnit og vægi heildunarpunkta eru sameinaðar í quadrature.f90. Til að bæta við nýrri stakagerð skal útfæra samsvarandi neðri einingu og bæta greinum fyrir hana við hvert fall í elementInfo.

Umbreyting röðunar miðhnúta fyrir annars stigs þríhyrningsstök¶

Fyrir annars stigs þríhyrningsstakið 232 er röðun miðhnúta ólík milli HEC-MW netskráarsniðsins (sem raðar fyrst hornhnútum umhverfis stakið og síðan miðhnútum eftir brúnum 1-2, 2-3, …) og innri sniðs FrontISTR sem formföllin í stakasafninu gera ráð fyrir. Munurinn á sniðunum er leystur strax eftir lestur netsins af hecmw2fstr_mesh_conv (fistr1/src/common/hecmw2fstr_mesh_conv.f90 og hecmw2fstr_connect_conv.c), sem endurraðar hnútunum sex í \(\{1,2,3,6,4,5\}\) samkvæmt umbreytingartöflunni Table232. Þar sem umbreytingin er framkvæmd beint á fylkið sem geymir tengingar staksins nota öll síðari köll í stakasafnið innri hnútarröðun FrontISTR. Við úttak niðurstaðna endurheimtir andhverfa umbreytingin fstr2hecmw_mesh_conv HEC-MW-sniðið áður en skrifað er, þannig að notendur þurfa aðeins að þekkja HEC-MW-sniðið bæði fyrir inntak og úttak.

Annars stigs þrívíð rúmstök 342 (fjórflötungur) og 352 (fleygur) hafa sambærilegar sjálfvirkar umbreytingar, en 362 (annars stigs sexflötungur) hefur enga umbreytingu. Sjá Formföll þrívíðra rúmstaka um meðhöndlun þeirra. Fyrir annars stigs ferhyrningsflatarstakið 242 og milliflatarstakið 542 er engin umbreyting framkvæmd þar sem röðun miðhnúta er sú sama í HEC-MW-inntakssniðinu og innra sniðinu.

Tengd efni¶

• Formföll og endanlegra staka nálgun — Stærðfræðileg skilgreining formfalla
• Töluleg heildun — Heildunarpunktar, vægi og nálgað form stakaheildunar
• Formföll þrívíðra rúmstaka — Sérstök náttúruleg hnit og formföll samfelldra rúmstaka
• Háþróaðar formúlugerðir staka — B-bar / F-bar / ósamhæfur háttur / skel / biti
• Stakasafn (virkni) — Valkostir stakagerða og leiðbeiningar um val