Stakasafn¶

FrontISTR notar línu-, flatar-, rúm-, viðmóts-, bjálka- og skelstök eftir rúmfræði greiningarhlutarins, stýrandi jöfnum og nauðsynlegum frelsisgráðum. Þessi síða tekur saman þær upplýsingar sem þarf við val staka: hvaða stök eru tiltæk fyrir hverja greiningargerð, hvernig velja skal form fyrir fyrsta stigs rúmstök, hvernig sameina má burðarstök og rúmstök og hvaða stakafleti má nota fyrir snertingu í burðargreiningu.

Fyrir nákvæma setningafræði inntakslykilorða, sjá lykilorðatilvísunina. Stærðfræðilegar afleiðslur lögunarfalla, stífleikafylkja og aðferða til að forðast læsingu eru í fræðilega handritinu.

Yfirlit stakasafnsins¶

Stakaflokkum sem núverandi FrontISTR-kóði meðhöndlar má í grófum dráttum skipta í línu-, flatar-, rúm-, viðmóts-, bjálka- og skelstök. Notið flatar- eða rúmstök þegar samfelldur hlutur er discretized beint, og bjálka- eða skelstök til að lýsa mjóum hlutum eða þunnveggja mannvirkjum á skilvirkan hátt. Í varmagreiningu fara jafnvel stök í sama rúmfræðiflokki aðra samsetningarleið en í burðargreiningu, þannig að alltaf skal athuga tiltæk stök í töflunni hér að neðan.

Stakagerðarnúmer eru almennt þriggja stafa. Fyrsti stafurinn gefur til kynna grófan stakaflokk en hinir tveir aðgreina rúmfræði og röð. Til dæmis eru 231/232 fyrsta-/annars stigs þríhyrnd flatarstakaröð, 341/342 fyrsta-/annars stigs fjórflötungsröð og 361/362 fyrsta-/annars stigs sexflötungsröð. Eins og sést af því að 301 er tveggja hnúta stangarstak og 743 er níu hnúta skelstak fylgir þó ekki sérhver röð einfaldri reglu á borð við „síðasti stafur 1 = fyrsta stig, 2 = annað stig“. Ekki álykta vélrænt um stakið út frá númerinu einu; staðfestið það í töflunum hér að neðan.

Táknin í töflunum hafa eftirfarandi merkingu.

• ○: Stutt.
• —: Ekki stutt.

Hér merkir „Hreyfing“ tímabundna hreyfigreiningu og „Eiginsveiflur“ útreikning sveifluhátta sem notaður er fyrir eiginsveiflgreiningu og sem grunnur tíðnisvörunargreiningar. Í dálkinum Varma eru aðeins stök sem tiltæk eru fyrir varmaleiðnigreiningu merkt ○.

Samfelld og viðmótsstök¶

Burðarstök¶

• Meðal fyrsta stigs rúmstaka hafa 341 og 361 formvalkosti, þannig að fleiri en einn valkostur er tiltækur jafnvel fyrir sömu rúmfræði.
• Þegar snerting er notuð í burðargreiningu eru snertifletir annars stigs staka ekki studdir.
• Burðarstök 611/731/741/743 nota hnúta með 6 frelsisgráðum og ekki er hægt að blanda þeim beint við rúmstök. Notið 641/761/781 fyrir blönduð líkön.
• Bjálkastak 611 styður ekki greiningar sem innihalda varmaspennu, þyngdarafl, þrýsting eða miðflóttakraft. Bjálkastak 641 styður ekki greiningar sem innihalda þrýsting eða miðflóttakraft.
• Í línulegri hreyfigreiningu er samhliðareikningur ekki studdur þegar skelstök 731/741/743 eru notuð. Samhliðareikning má nota með hinum stökunum.

Val á formvalkostum¶

Fyrir fyrsta stigs rúmstök er formið valviðmið auk rúmfræðinnar. Einkum er fyrsta stigs sexflötungsstak 361 útfært þannig að velja má fjórar tegundir forma eftir eiginleikum vandamálsins. Fyrsta stigs fjórflötungsstak 341 býður einnig upp á sléttaðan FEM-valkost. Í báðum tilvikum skal nota !SECTION með FORM341 eða FORM361 til að velja form.

Fyrsta stigs sexflötungsstak (361)¶

Í núverandi kóða má stilla FORM361 á einn af fimm valkostum: FI, BBAR, IC, FBAR eða UP. Ef FORM361 er sleppt fer sjálfgefið gildi eftir greiningargerð: IC fyrir kyrrstöðugreiningu og tímabundna hreyfigreiningu með litlum aflögunum, FBAR fyrir kyrrstöðugreiningu og tímabundna hreyfigreiningu með miklum aflögunum, IC fyrir eiginsveiflgreiningu og FI annars (UP er aðeins virkjað þegar það er tilgreint sérstaklega).

• FI: Hefðbundið stak með fullri heildun. Það er næmt fyrir skerlæsingu í beygju og rúmmálslæsingu í nærri ósamþjappanlegri aflögun og hentar því einkum sem grunnviðmið við samanburð á afköstum staka.
• IC: Form með ósamhæfum háttum. Það er fyrsti valkostur þegar draga skal úr skerlæsingu í beygjuráðandi vandamálum og er sjálfgefið fyrir línulega greiningu með litlum aflögunum.
• BBAR: B-bar-stak sem leiðréttir rúmmálsformbreytingarhlutann og hentar vandamálum þar sem rúmmálslæsingu ber mest. Það má íhuga fyrir nærri ósamþjappanleg gúmmílík efni eða efni með hátt Poisson-hlutfall, en þar sem útreikningur rúmmálsformbreytingar gerir ráð fyrir línuleika er ekki hægt að taka tillit til endanlegs snúnings. Almennt er mælt með F-Bar-stakinu.
• FBAR: F-bar-stak sem leiðréttir rúmmálshluta aflögunarstigulsins. Það hentar vandamálum með miklar aflögun þar sem áhrif ósamþjappanleika eru sterk og er sjálfgefið fyrir greiningu með miklum aflögunum.
• UP: Blandað u-p-stak sem meðhöndlar færslu og stakaþrýsting óháð hvort öðru. Það skiptir spennu í fráviks- og þrýstihluta til að forðast rúmmálslæsingu í nærri ósamþjappanlegum efnum, svo sem gúmmílíkum efnum með Poisson-hlutfall mjög nálægt 0,5 eða málmum eftir plastíska aflögun. Ein þrýstifrelsisgráða er á hvert stak (föst innan staksins) og hún er statískt þétt á staksstigi. Form fyrir litlar aflögun, Total Lagrange og Updated Lagrange eru studd.

Ef óvíst er hvaða form skal nota er gagnlegur upphafspunktur IC fyrir burðargreiningu með litlum aflögunum og FBAR fyrir miklar aflögun eða ofurteygjanleika; ef skerlæsing er aðalvandamálið, berið saman við IC. Ef nærri ósamþjappanleiki ræður og meðhöndla skal þrýstisviðið sérstaklega, íhugið UP. Sjá fræðilega handritið fyrir ítarlegan fræðilegan bakgrunn.

Fyrsta stigs fjórflötungsstak (341)¶

Í núverandi kóða má stilla FORM341 á FI eða SELECTIVE_ESNS. Sjálfgefið er alltaf FI. Þegar SELECTIVE_ESNS er valið er tenging fyrir sléttuð stök einnig mynduð við uppsetningu og stakið meðhöndlað með valkvæðri jaðar-/hnútasléttaðri FEM-aðferð.

• FI: Hefðbundið fyrsta stigs fjórflötungsstak. Netgerð er auðveld, en stakið er næmt fyrir skerlæsingu í beygju og rúmmálslæsingu við nærri ósamþjappanleg skilyrði.
• SELECTIVE_ESNS: Innleiðir jaðar- og hnútamiðaða sléttun til að draga úr skerlæsingu og rúmmálslæsingu sem auðveldlega koma fram í fyrsta stigs fjórflötungsstökum. Þetta er sterkur valkostur þegar rúmfræðilegar skorður krefjast fjórflötungsstaka.

Ef nota verður stak 341 af rúmfræðilegum ástæðum og læsing er veruleg með hefðbundnu FI, íhugið SELECTIVE_ESNS. Ef hins vegar er hægt að nota fyrsta stigs sexflötungsstök býður 361-röðin almennt upp á breiðara val, þannig að fyrst má íhuga IC/BBAR/FBAR.

Þegar SELECTIVE_ESNS er notað með MPI-samhliðareikningi skal gæta að skörunardýpt við svæðisskiptingu. Jaðar-/hnútamiðuð sléttun meðaltalar stærðir úr stökum sem liggja að markstakinu, þannig að samsetning stífleika staks innan undirsvæðis krefst upplýsinga frá stökum tveimur aðlægðarstigum í burtu. Með sjálfgefinni skörunardýpt 1 eru of fá sléttunarmörk tiltæk nálægt svæðamörkum; því skal nota !PARTITION með DEPTH=2 þegar svæðinu er skipt. Fyrir stillingaratriði, sjá Skörunardýpt í svæðisskiptingu.

Samnýting burðarstaka og rúmstaka¶

Jafnvel fyrir sama „bjálkastak“ eða „skelstak“ eru frelsisgráður meðhöndlaðar á mismunandi hátt í burðar- og varmagreiningu. Reglurnar um samnýtingu þeirra með rúmstökum eru því einnig ólíkar.

Burðargreining¶

Í burðargreiningu er fjöldi hnútafrelsisgráða ndof fastur á eitt gildi fyrir alla greininguna. Rúmstök hafa 3 frelsisgráður á hnút (færslur), en hefðbundið bjálkastak 611 og skelstök 731/741/743 hafa 6 frelsisgráður á hnút (færslur + snúningar). Því er ekki hægt að blanda 611, 731, 741 og 743 beint við rúmstök í sama kerfi hnútafrelsisgráða.

Til að komast hjá þessari takmörkun eru útgáfur með 3 frelsisgráðum á hnút, 641, 761 og 781, tiltækar. Með því að hafa hnúta með færslufrelsisgráðum aðskilda frá hnútum með snúningsfrelsisgráðum lýsa þessi stök snúningsfrelsisgráðum bjálka og skelja en halda ndof=3 fyrir alla greininguna. Samsvörunin er eftirfarandi.

• 641 er bjálkastak með blönduðum frelsisgráðum sem samsvarar 611.
• 761 er þríhyrnt skelstak með blönduðum frelsisgráðum sem samsvarar 731.
• 781 er ferhyrnt skelstak með blönduðum frelsisgráðum sem samsvarar 741.

Í stökum með blönduðum frelsisgráðum eru snúningsfrelsisgráður úthlutaðar sérstökum „hnútum með snúningsfrelsisgráður“. Þegar skorður eða einbeittir kraftar eru lagðir á þarf því að setja snúningsfrelsisgráðurnar inn sem frelsisgráður 1, 2 og 3 fyrir hnútana sem bera snúningsfrelsisgráður. Frelsisgráður 1, 2 og 3 á færsluhnútum eru aðgreindar frá frelsisgráðum 1, 2 og 3 á snúningshnútum með auðkenni hnútsins.

Grunnviðmiðið er því að nota 611/731/741/743 þegar líkanið samanstendur aðeins af bjálkum og skeljum og velja 641/761/781 þegar þeim er blandað við rúmstök.

Varmagreining¶

Í varmagreiningu er hecMAT%NDOF = 1 sett og hnútafrelsisgráður sameinaðar í eina hitastigsfrelsisgráðu. Í þeim skilningi kemur ekki upp sama vandamál og í burðargreiningu, að ekki megi blanda stökum nema notaðar séu útgáfur með 3 frelsisgráðum á hnút.

Burðarstök sem eru studd í varmagreiningu takmarkast þó við 731 og 741. Stök 611, 641 og 301 eru ekki studd fyrir varmagreiningu. Þegar stök eru valin fyrir varmagreiningu er því öruggara að nota þau stök sem merkt eru ○ í Thermal-dálki töflunnar hér að ofan en að beita hugmyndum um blandaðar frelsisgráður úr burðargreiningu.

Tengistök (gormar og demparar)¶

Þegar tengja þarf tvo hnúta með aðgreindum gormi eða dempara skal nota tveggja hnúta tengistak (stakagerð 511). Tengistak gefur aðeins stífleika eða deyfingu milli hnúta tveggja sem tengdir eru; það hefur enga rúmfræði, þversnið eða massa.

Tengistök geta lýst alls fjórum eiginleikum: tveimur gerðum gorma og tveimur gerðum dempara. Eiginleikinn ræðst af efninu sem úthlutað er stakinu.

• Ásgormur — Gormur sem verkar eftir ásnum sem tengir hnútana tvo. Stefna gormsins fylgir aflögun líkansins. Tilgreinið hann með !SPRING_A.
• Gormur með tilgreindum frelsisgráðum — Gormur sem tengir tiltekna frelsisgráðu á einum hnút við tiltekna frelsisgráðu á hinum. Stefna hans ræðst af númerum frelsisgráðanna og fylgir ekki aflögun. Tilgreina má mismunandi gormstuðla fyrir hverja stefnu. Tilgreinið hann með !SPRING_D.
• Ásdempari — Deyfing sem verkar eftir ásstefnunni. Tilgreinið með !DASHPOT_A.
• Dempari með tilgreindum frelsisgráðum — Deyfing sem tengir tilgreindar frelsisgráður. Tilgreinið með !DASHPOT_D.

Gormar leggja til stífleikafylkisins en demparar til deyfingarfylkisins. Gormar hafa því áhrif í kyrrstöðu-, hreyfi- og eiginsveiflgreiningu, en demparar hafa aðeins áhrif í óbeinni hreyfigreiningu þar sem deyfingarfylkið er sett saman, og hafa engin áhrif í kyrrstöðugreiningu.

Til að setja gorm milli hnúts og jarðar í stað milli tveggja hnúta skal nota gormjaðarskilyrðið (!SPRING) í stað tengistaks. Þetta er jaðarskilyrði sem styður hnútafrelsisgráðu teygjanlega án þess að skilgreina stak.

Skilgreinið tengistak í netgögnum sem stak af gerð 511 og úthlutið þversniði af þversniðsgerð INTERFACE til stakahóps þess. Tilgreinið gormstuðla og deyfingarstuðla sem efni í greiningarstýrigögnum. → Fyrir nánari upplýsingar, sjá !SPRING_A.

Skilgreining tengingar og flatarnúmera¶

Eftirfarandi myndir og töflur sýna samsvörun milli hnútaraðar og flatarnúmera í HEC-MW-inntakssniði. Fyrir sambandið milli númerunar miðhliðarhnúta í annars stigs stökum og þeirrar röðunar sem innri lögunarfallaútfærsla FrontISTR gerir ráð fyrir, sjá „Stakasafn“ í fræðilega handritinu.

Línustök¶

Þríhyrnd flatarstök¶

Ferhyrnd flatarstök¶

Fjórflötungsstök¶

Fimmflötungsstök¶

Sexflötungsstök¶

Bjálkastök¶

Bjálkastak með hnútum með 3 frelsisgráður¶

Hnútar 1 og 2 hafa færslufrelsisgráður, en hnútar 3 og 4 hafa snúningsfrelsisgráður.

Þríhyrnd skelstök¶

Þríhyrnt skelstak með hnútum með 3 frelsisgráður¶

Hnútar 1, 2 og 3 hafa færslufrelsisgráður, en hnútar 4, 5 og 6 hafa snúningsfrelsisgráður.

Ferhyrnd skelstök¶

Ferhyrnt skelstak með hnútum með 3 frelsisgráður¶

Hnútar 1, 2, 3 og 4 hafa færslufrelsisgráður, en hnútar 5, 6, 7 og 8 hafa snúningsfrelsisgráður.

Tengd efni¶

• Stakanúmerakerfi og lögunarfallasafn (kóðun) — Stakagerðarnúmer, lögunarfallasafn og forskriftir um röðun miðhliðarhnúta
• Efnisgögn — Efnismódel sem úthlutað er stökum
• !ELEMENT — Setningafræði stakaskilgreiningarlykilorðsins
• !SECTION (netgögn) — Tilgreining stakagerðar, efnis, þykktar og þversniðs
• !SECTION (greiningarstýrigögn) — Skipting milli forma með FORM341 og FORM361