Žingsnių valdymas¶

FrontISTR struktūrinė analizė vykdoma žingsnis po žingsnio perjungiant kraštines sąlygas, apkrovas, kontaktą ir elementų aktyvinimą. Šiame puslapyje paaiškinama kiekvieno žingsnio laiko trukmė, pažingsniai, konvergencijos kriterijai ir kaip pasirinkti fiksuotus arba automatinius prieaugius / cutback.

Analizės laiko terminai¶

Šiame puslapyje analizės laikas skiriamas naudojant šiuos terminus.

• Dabartinis laikas: bendras praėjęs laikas nuo analizės pradžios.
• Žingsnio laikas: praėjęs laikas nuo dabartinio žingsnio pradžios.
• Laiko trukmė: analizės laikas, kuriuo pasistūmėjama per vieną žingsnį.
• Santykinis laikas: žingsnio laikas, padalytas iš laiko trukmės. Žingsnio pradžioje jis lygus 0, o pabaigoje – 1.
• Laiko prieaugis: prieaugis nuo dabartinio laiko iki kito laiko momento, kuriame sprendžiama pusiausvyra.

Funkcijos apžvalga¶

Žingsnių valdymas suskirstytas pagal šiuos aspektus.

Statinei analizei galima pasirinkti fiksuotus arba automatinius prieaugius / cutback. Dinaminėje analizėje sąlygas taip pat galima perjungti naudojant kelis !STEP įrašus; rekomenduojama ir fiksuotą laiko prieaugį, ir žingsnio laiko trukmę nurodyti su !STEP. !DYNAMIC parametrai n_step ir t_delta laikomi numatytosiomis reikšmėmis, kai !STEP praleistas, arba naudojami atgaliniam suderinamumui. Automatinius prieaugius / cutback galima naudoti su netiesiniais implicitiniais metodais. Šilumos laidumo analizės laiko valdymas atliekamas ne per !STEP, o per laiko žingsnio nustatymą !HEAT.

Žingsnyje aktyvinamos sąlygos nurodomos grupės ID. Kadangi kraštines sąlygas, apkrovas, kontaktą ir elementų aktyvinimą galima perjungti pagal žingsnį, viename analizės valdymo faile galima aprašyti etapines apkrovas, kontaktinių sąlygų perjungimą ir statybos seką. Elementų aktyvinimo / deaktyvinimo režimų pasirinkimą žr. Elementų aktyvinimas ir deaktyvinimas.

Žingsnių valdymo pasirinkimas¶

Prieaugio metodą rinkitės pagal analizės netiesiškumą ir reikiamus rezultatų išvesties laikus.

• Tiesinėms analizėms arba analizėms, užbaigiamoms vienu žingsniu, dažnai nereikia detaliai derinti prieaugių valdymo.
• Netiesinėms statinėms analizėms, kuriose apkrovos ir atsakas kinta sklandžiai, dažnai pakanka fiksuotų prieaugių. Jei konvergencija sunki, sumažinkite laiko prieaugį.
• Analizėms, kuriose prasideda arba nutrūksta kontaktas, plinta takumas, vyksta didelės deformacijos arba staigūs medžiagos netiesiškumo pokyčiai, pirmiausia verta svarstyti automatinius prieaugius / cutback. Lengvai konverguojančiose srityse prieaugį galima didinti, o sunkiai konverguojančiose – mažinti.
• Jei naudojant automatinius prieaugius rezultatų reikia konkrečiais laiko momentais, kartu naudokite išvesties laikų sąrašą.

Konvergencijos kriterijus derinkite taip, kad būtų išlaikyta pusiausvyra tarp analizės stabilumo ir skaičiavimo trukmės. Griežtesni kriterijai padidina pusiausvyros tikslumą, tačiau didina iteracijų skaičių. Analizėse su kontaktu ar Lagrange'o daugikliais skaičiavimo eigą veikia ne tik įprastas liekamosios jėgos kriterijus, bet ir kontaktinių iteracijų skaičius bei Lagrange'o daugiklio kriterijus.

Statinės analizės žingsnių valdymas¶

Statinę analizę sudaro vienas arba keli analizės žingsniai. Iteracija per žingsnius vadinama žingsnių ciklu, o iteracija, kurioje vienas žingsnis sprendžiamas padalijus jį į laiko prieaugius, vadinama pažingsnių ciklu. Kiekviename pažingsnyje pusiausvyra skaičiuojama pagal apkrovos koeficientą, kraštines sąlygas, kontakto būseną ir kitas nurodyto laiko sąlygas.

Naudojant fiksuotus prieaugius, laiko prieaugis žingsnio viduje didėja nurodyta reikšme. Jei konvergencija nepasiekiama, analizė tuo metu nutraukiama.

Naudojant automatinius prieaugius / cutback, kito bazinio laiko prieaugio reikšmė dtime_base atnaujinama pagal ankstesnio pažingsnio konvergencijos būseną. Jei konvergencija nepasiekiama, atkuriama anksčiau išsaugota būsena ir tas pats laiko intervalas perskaičiuojamas naudojant mažesnį laiko prieaugį.

Automatinių prieaugių / cutback eiga yra tokia.

1. Žingsnio pradžioje pradinis laiko prieaugis naudojamas kaip dtime_base.
2. Faktinis laiko prieaugis parenkamas taip, kad nebūtų peržengta žingsnio pabaiga arba kitas išvesties laikas.
3. Pusiausvyra apskaičiuojama laiko momentu, gautu prie dabartinio laiko pridėjus laiko prieaugį.
4. Jei skaičiavimas konverguoja, laikas pastumiamas pirmyn, o kitas dtime_base didinamas arba mažinamas pagal konvergencijos būseną.
5. Jei skaičiavimas nekonverguoja, būsena atkuriama, dtime_base sumažinamas pagal cutback mažinimo santykį ir skaičiavimas kartojamas.
6. Kai dabartinis laikas pasiekia žingsnio pabaigą, žingsnis baigiamas.

Ar prieaugį didinti, ar mažinti, nustatoma pagal ankstesnio pažingsnio iteracijų būseną. Trys reprezentatyvūs dydžiai, naudojami šiam sprendimui, yra šie.

Jei būsena, kurioje bent vienas iš N_max, N_sum arba N_cont viršija mažinimo pusės slenkstį, tęsiasi nurodytą kartų skaičių, laiko prieaugis sumažinamas. Priešingai, jei būsena, kurioje visi trys dydžiai neviršija didinimo pusės slenksčių, tęsiasi nurodytą kartų skaičių, laiko prieaugis padidinamas. Didinant prieaugį jis koreguojamas taip, kad neviršytų viršutinės ribos.

Naudojant automatinius prieaugius / cutback, analizė laikoma nesėkminga ir nutraukiama šiais atvejais.

• Prieš pasiekiant žingsnio pabaigą pasiekiama didžiausia pažingsnių skaičiaus riba.
• Bazinio laiko prieaugio reikšmė nukrenta žemiau apatinės laiko prieaugio ribos.
• Pasiekiama didžiausia nuoseklių cutback skaičiaus riba.

Toliau pateiktame pavyzdyje įjungiami automatiniai prieaugiai, nustatomas 0.01 pradinis laiko prieaugis, 2.5 žingsnio laiko trukmė, 1E-5 apatinė laiko prieaugio riba, 0.3 viršutinė riba ir ne daugiau kaip 200 pažingsnių. Žingsniui priskiriamas automatinių prieaugių parametrų rinkinys AP1 ir išvesties laikų sąrašas TP1, kuriame nurodyti bendrieji laikai 1.5, 2.7 ir 3.9.

!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

Kiekvieno parametro įvesties formatą ir numatytąją reikšmę žr. !STEP, !AUTOINC_PARAM ir !TIME_POINTS.

Dinaminės analizės žingsnių valdymas¶

Dinaminės analizės tiesioginei laiko integracijai sprendimo metodas ir laiko integravimo parametrai nurodomi su !DYNAMIC, o analizės žingsniai, kraštinių sąlygų ir apkrovų grupės bei prieaugio metodas – su !STEP. Jei !STEP praleistas, analizė laikoma vieno žingsnio analize, kurioje aktyvios visos kraštinės sąlygos ir apkrovos.

Naudojant fiksuotus prieaugius, antroje !STEP eilutėje nurodoma DTIME, ETIME, kad kiekvienam žingsniui būtų valdomas laiko prieaugis ir žingsnio laiko trukmė. Apibrėžus kelis !STEP įrašus, aktyvias kraštinių sąlygų ir apkrovų grupes galima perjungti pagal žingsnį. !DYNAMIC parametrai t_delta ir n_step laikomi numatytosiomis reikšmėmis senajai vieno žingsnio įvesčiai, kurioje !STEP praleistas, ir atgaliniam suderinamumui. Naujoje įvestyje rekomenduojama laiko sąlygas aiškiai nurodyti su !STEP net ir naudojant fiksuotus prieaugius.

Naudojant automatinius prieaugius, nurodoma !STEP, INC_TYPE=AUTO, o !STEP duomenų eilutėje pateikiamas pradinis laiko prieaugis, žingsnio laiko trukmė, apatinė ir viršutinė laiko prieaugio ribos. Taikant netiesinį implicitinį metodą, laiko prieaugis didinamas arba mažinamas pagal Newton'o ir kontaktinių iteracijų būseną; jei konvergencija nepasiekiama, atkuriama ankstesnė būsena ir skaičiavimas kartojamas su mažesniu laiko prieaugiu.

!STEP parametras TYPE (STATIC/VISCO) yra medžiagos priklausomybės nuo laiko jungiklis konkrečiam žingsniui ir galioja tik statinei analizei. Dinaminėje analizėje jis nenaudojamas, nes laiko prieaugis visada laikomas tikruoju laiku; todėl !STEP parametro TYPE nurodymas dinaminėje analizėje neturi poveikio.

Laiko integravimo metodas ir koeficientai, pvz., Newmark-β metodo koeficientai, nurodomi su !DYNAMIC. Įvesties formatą žr. !DYNAMIC ir !STEP.

Šilumos laidumo analizės žingsnių valdymas¶

Šilumos laidumo analizės laiko žingsnis nurodomas su !HEAT. !HEAT pateikia reikšmių rinkinį, apimantį laiko žingsnį, pabaigos laiką, mažiausią laiko žingsnį, didžiausią temperatūros pokytį, iteracijų skaičių ir konvergencijos kriterijų.

Šilumos laidumo analizės laiko valdymas veikia mechanizmu, atskiru nuo struktūrinės statinės analizės !STEP, INC_TYPE=AUTO. Todėl koreguojant laiko žingsnį šilumos laidumo analizėje !STEP nenaudojamas – reikia naudoti !HEAT nustatymą. Įvesties formatą žr. !HEAT.

Išvesties laikų nurodymas¶

Naudojant automatinius prieaugius, laiko prieaugis kinta pagal konvergenciją, todėl rezultatų išvesties laikai gali būti iš anksto nežinomi. !TIME_POINTS yra laikų sąrašas, naudojamas laiko prieaugiui koreguoti taip, kad nurodytais laikais visada būtų apskaičiuota pusiausvyra ir būtų galima išvesti rezultatus.

Laikų sąrašą galima nurodyti kaip bendrą laiką nuo analizės pradžios arba kaip žingsnio laiką nuo žingsnio pradžios. Bendrą laiką naudokite, kai keliems žingsniams reikia bendrų laiko momentų, o žingsnio laiką – kai kiekviename žingsnyje reikia tokių pačių santykinių išvesties vietų.

Kiekviename žingsnyje naudojamas laikų sąrašas nurodomas iš !STEP. Naudojant jį kartu su automatiniais prieaugiais, laiko prieaugis sutrumpinamas taip, kad nebūtų peržengtas kitas išvesties laikas arba žingsnio pabaiga. Įvesties formatą žr. !TIME_POINTS.

Susijusios temos¶

• Analizės tipai — statinės, dinaminės, šilumos laidumo ir kitų analizės tipų apžvalga.
• Netiesinės iteracijos ir laiko integravimas — Newton'o iteracijų, kontaktinių iteracijų ir laiko integravimo struktūra pažingsnyje (Newton'o ir kontaktinių iteracijų skaičiaus reikšmė).
• Elementų aktyvinimas ir deaktyvinimas — kaip parinkti elementų aktyvinimo valdiklius, įjungiamus su !STEP.
• Newton-Raphson metodas (teorija) — iteracinio sprendimo metodo teorija.
• Konvergencijos kriterijai (teorija) — konvergencijos dydžių teorija.
• !STEP, !AUTOINC_PARAM, !TIME_POINTS — struktūrinės ir dinaminės analizės žingsnių valdymo įvesties formatai.
• !DYNAMIC, !HEAT — dinaminės ir šilumos laidumo analizės laiko valdymo įvesties formatai.