Sari la conținut

Condiții la frontieră și sarcini

În FrontISTR, condițiile la frontieră și sarcinile pentru analize structurale, de conducție termică și dinamice sunt definite prin cuvinte-cheie. În analiza structurală statică, condițiile la frontieră și sarcinile definite sunt grupate după ID-ul de grup și sunt activate pentru fiecare pas prin !STEP, folosind linia BOUNDARY sau LOAD. Și în analiza dinamică, !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION și !SPRING pentru metoda implicită pot fi activate pe grupuri din !STEP. Condițiile care variază în timp sunt scalate cu !AMPLITUDE, iar relațiile liniare dintre mai multe grade de libertate sunt definite cu !EQUATION.

Prezentarea generală a funcțiilor

Condițiile la frontieră și sarcinile pot fi clasificate după tipul de analiză astfel.

Tip de analiză Cuvinte-cheie principale Scop
Analiză structurală !BOUNDARY Aplică constrângeri fixe, deplasări impuse și rotații impuse în jurul unui centru de rotație.
Analiză structurală !CLOAD Aplică forțe nodale concentrate, momente pe gradele de libertate de rotație și cuplu în jurul unui centru de rotație.
Analiză structurală !DLOAD Aplică presiuni pe suprafață, sarcini de suprafață, forțe volumice, gravitație și forță centrifugă.
Analiză structurală !SPRING Aplică reazeme elastice gradelor de libertate nodale.
Analiză structurală !TEMPERATURE Specifică direct temperaturile nodale utilizate în analiza tensiunilor termice sau le citește dintr-un fișier de rezultate.
Analiză dinamică !VELOCITY, !ACCELERATION Aplică viteză sau accelerație inițială ori viteză sau accelerație impusă variabilă în timp.
Analiză de conducție termică !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Aplică temperatură fixă, flux termic, convecție și radiație.
Comun !AMPLITUDE Specifică sub formă tabelară factori de scalare variați în timp pentru condiții la frontieră și sarcini.
Definirea plasei !EQUATION Definește ecuații de constrângere multipunct.

În analiza structurală, gradele de libertate 1, 2 și 3 sunt tratate în mod normal ca grade de libertate de translație, iar 4, 5 și 6 ca grade de libertate de rotație. Gradele de libertate de rotație au semnificație în modele cu șase grade de libertate, cum sunt elementele de tip înveliș și grindă. Pentru modelele care conțin numai elemente solide bidimensionale sau tridimensionale, specificați constrângerile și sarcinile numai în domeniul gradelor de libertate pe care le posedă nodurile țintă.

Constrângeri de deplasare în analiza structurală

Constrângerile de deplasare sunt specificate cu !BOUNDARY. Pentru un nod sau un grup de noduri se indică un interval de grade de libertate și o valoare. Valoarea 0 definește o constrângere fixă, iar o valoare nenulă definește o deplasare impusă sau o rotație impusă.

În analiza structurală, !BOUNDARY acceptă un interval al gradelor de libertate de la 1 la 6. 1–3 corespund deplasărilor de translație, iar 4–6 corespund constrângerilor de rotație la nodurile care au grade de libertate de rotație. Deoarece se poate specifica simultan un interval de grade de libertate, de exemplu, translația poate fi constrânsă prin fixarea simultană a gradelor 1–3.

Când este specificat parametrul AMP, valoarea impusă variază în timp conform unei funcții de amplitudine. În specificarea obișnuită, deplasarea impusă se aplică incremental în funcție de factorul de sarcină din cadrul pasului sau de variația funcției de amplitudine. Când este specificat TOTAL=YES, valoarea indicată este tratată drept deplasarea totală țintă.

Când este specificat ROT_CENTER, se poate aplica o constrângere de rotație față de un grup de noduri care definește centrul. Cu această specificare, deplasările de translație ale grupului de noduri țintă sunt calculate din mărimea rotației și sunt impuse ca restricții. Combinația dintre ROT_CENTER și TOTAL=YES nu este acceptată, astfel încât restricțiile de rotație în jurul unui centru de rotație se utilizează ca specificări incrementale.

Sarcini concentrate în analiza structurală

Sarcinile nodale concentrate sunt specificate cu !CLOAD. Când sunt date un nod sau un grup de noduri, numărul gradului de libertate și valoarea sarcinii, sarcina este introdusă în membrul drept corespunzător acelui grad de libertate.

Valorile specificate pentru gradele de libertate de translație 1–3 sunt tratate ca forțe nodale pe direcțiile coordonatelor. În modelele cu grade de libertate de rotație, valorile specificate pentru 4–6 pot aplica momente gradelor de libertate de rotație. Când este specificat parametrul AMP, sarcina concentrată este înmulțită cu valoarea funcției de amplitudine.

Când este specificat ROT_CENTER, sarcina este aplicată ca un cuplu în jurul grupului de noduri care definește centrul. În acest caz, vectorul de cuplu specificat este distribuit în forțe nodale pe baza vectorilor de poziție de la centru la nodurile țintă. Deoarece cuplul nu poate fi distribuit atunci când centrul și un nod țintă se află în aceeași poziție, trebuie verificată relația geometrică dintre centrul de rotație și punctele de aplicare a sarcinii.

Este necesară atenție când !CLOAD este specificat pentru un grup de noduri într-un model care utilizează și !MESH cu REFINE (rafinarea plasei, Refiner). Rafinarea creează noduri intermediare noi pe muchiile incluse în grupul de noduri inițial, iar aceste noduri intermediare sunt adăugate și ele în același grup. Deoarece !CLOAD atribuie aceeași valoare a sarcinii concentrate fiecărui nod din grup, aceeași sarcină concentrată este aplicată și nodurilor intermediare adăugate, ceea ce conduce la o sarcină totală diferită de cea intenționată înainte de rafinare. Când specificați sarcini concentrate printr-un grup de noduri, țineți cont de creșterea numărului punctelor de aplicare cauzată de rafinare sau, de preferință, specificați direct nodurile individuale.

Sarcini distribuite și forțe volumice în analiza structurală

Sarcinile distribuite și forțele volumice sunt specificate cu !DLOAD. !DLOAD specifică un tip de sarcină și parametrii pentru un grup de elemente sau un grup de suprafețe. Variația în timp este specificată prin parametrul AMP.

Principalele tipuri de sarcină sunt următoarele.

Tip de sarcină Descriere
P0, PP, P1–P6 Aplică o presiune care acționează pe o față a elementului. Corespondența dintre numerele fețelor și fețele elementului depinde de tipul de element.
PX, PY, PZ Specifică presiunea cu o direcție explicită a coordonatelor. În timpul procesării intrării aceasta este convertită într-un vector de direcție.
S... Aplică o sarcină de suprafață unui grup de suprafețe. Numărul feței este obținut din definiția grupului de suprafețe.
BX, BY, BZ Aplică o forță volumică pe o direcție de coordonate.
GRAV Specifică vectorul accelerației gravitaționale. Acesta este combinat cu densitatea materialului și introdus ca forță volumică.
CENT Aplică forța centrifugă pe baza unei axe de rotație și a vitezei unghiulare.

Când este specificat FOLLOW=YES, presiunea de suprafață urmărește orientarea suprafeței deformate. Această specificare are sens în analiza structurală ce ia în considerare deformațiile finite. În analizele în care geometria neliniară este dezactivată, presiunea urmăritoare este dezactivată de implementare.

La fel ca pentru P1–P6 și S1–S6 din analiza termică, semnificația numerelor fețelor diferă în funcție de tipul de element. Pentru corespondența exactă a numerelor fețelor și ordinea câmpurilor de date, consultați referința cuvântului-cheie.

Reazeme elastice în analiza structurală

Reazemele elastice sunt specificate cu !SPRING. Când sunt date un nod sau un grup de noduri, numărul gradului de libertate și constanta elastică, rigiditatea arcului este adăugată rigidității diagonale a gradului de libertate țintă, iar în membrul drept este introdusă o reacțiune elastică proporțională cu deplasarea curentă.

Când sunt specificate pentru gradele de libertate 1–3, reazemele sunt tratate ca arcuri de translație. În modelele cu grade de libertate de rotație, specificarea 4–6 permite utilizarea arcurilor de rotație. Verificați configurația gradelor de libertate astfel încât să nu fie atribuite arcuri unor grade de libertate care lipsesc din modelul țintă.

În implementarea curentă, rigiditatea arcului pentru !SPRING nu variază în timp printr-o funcție de amplitudine individuală. În cadrul unui pas, aceasta este asamblată conform factorului pasului. Pentru a activa sau dezactiva un reazem elastic, utilizați ID-ul grupului și !STEP, cu specificarea LOAD, pentru controlul pe fiecare pas.

Sarcini de temperatură în analiza structurală

Utilizați !TEMPERATURE pentru a aplica sarcini datorate deformației termice în analiza structurală. Când se specifică o temperatură pentru fiecare nod sau grup de noduri, forțele nodale echivalente pentru analiza tensiunilor termice sunt asamblate pe baza diferenței față de temperatura de referință sau față de temperatura anterioară. Coeficientul de dilatare termică este specificat în definiția materialului. Temperatura de referință este specificată cu !REFTEMP.

Temperatura poate fi specificată direct în fișierul de control sau citită dintr-un fișier de rezultate produs de analiza de conducție termică sau de o altă analiză. Când este specificat READRESULT, temperaturile nodale din liniile de date nu sunt citite; în schimb, sunt citite datele de rezultat specificate prin SSTEP, INTERVAL, READTYPE și parametrii asociați. Când utilizați un fișier de rezultate, timpul sau numărul pasului salvat în acesta trebuie să corespundă specificării din analiza structurală.

Deoarece !TEMPERATURE nu are parametrul AMP, acesta nu este supus scalării cu o funcție de amplitudine. Pentru a varia istoricul temperaturii, controlați datele de temperatură în sine, rezultatele analizei termice care sunt citite sau subdivizarea pasului.

Condiții inițiale și valori impuse în analiza dinamică (viteză și accelerație)

În analiza dinamică, !VELOCITY și !ACCELERATION pot specifica condiții inițiale sau valori impuse pentru viteză ori accelerație. Ambele specifică un nod sau un grup de noduri, un interval de grade de libertate și o valoare. Intervalul gradelor de libertate este 1–6; în modelele cu grade de libertate de rotație, 4–6 corespund vitezei unghiulare sau accelerației unghiulare.

TYPE=INITIAL specifică viteza inițială sau accelerația inițială la începutul analizei. Când este dată o viteză inițială, accelerația inițială este calculată astfel încât să fie compatibilă cu ecuația de mișcare. Când este dată o accelerație inițială, există o cale de calcul în care este determinată viteza inițială.

TYPE=TRANSIT specifică o viteză impusă sau o accelerație impusă care variază în timp. Dacă TYPE este omis, se consideră TRANSIT. Când este specificat AMP, funcția de amplitudine este interpolată la timpul analizei dinamice și este înmulțită cu valoarea impusă.

Constrângeri multipunct

Utilizați funcția de constrângere multipunct atunci când trebuie impusă o relație liniară între mai multe grade de libertate nodale. Cuvântul-cheie corespunzător este !EQUATION, care poate exprima relații precum cuplarea rigidă, frontierele periodice și relațiile de deplasare dintre noduri care sunt dificil de reprezentat printr-o constrângere fixă aplicată unui singur nod și unui singur grad de libertate.

Pentru utilizarea constrângerilor multipunct, modul în care acestea sunt tratate de solverul liniar și relația lor cu alte funcții de cuplare a gradelor de libertate, cum ar fi contactul TIED, consultați Constrângeri multipunct.

Condiții la frontieră în analiza de conducție termică

În analiza de conducție termică, temperatura fixă, fluxul termic, convecția și radiația sunt aplicate ca condiții la frontieră. Separat de !STEP pentru analiza structurală, controlul timpului pentru analiza termică este specificat cu !HEAT.

Cuvânt-cheie Țintă Descriere Specificarea amplitudinii
!FIXTEMP Nod sau grup de noduri Fixează temperatura. AMP
!CFLUX Nod sau grup de noduri Aplică un flux termic nodal concentrat. AMP
!DFLUX Element sau grup de elemente Aplică un flux termic distribuit unui volum al elementului sau unei fețe a elementului. AMP
!SFLUX Grup de suprafețe Aplică flux termic unui grup de suprafețe. AMP
!FILM Element sau grup de elemente Aplică o condiție de convecție pe o față a elementului. AMP1, AMP2
!SFILM Grup de suprafețe Aplică o condiție de convecție unui grup de suprafețe. AMP1, AMP2
!RADIATE Element sau grup de elemente Aplică o condiție de radiație pe o față a elementului. AMP1, AMP2
!SRADIATE Grup de suprafețe Aplică o condiție de radiație unui grup de suprafețe. AMP1, AMP2

Pentru !DFLUX, BF reprezintă generarea volumică de căldură, iar S0–S6 reprezintă fluxul termic pe fețele elementelor. Pentru !FILM, fețele elementului sunt specificate prin F0–F6; pentru !RADIATE, prin R0–R6. Deoarece corespondența dintre numerele fețelor și fețele reale ale elementului depinde de tipul de element, consultați referința fiecărui cuvânt-cheie pentru detalii.

O condiție de convecție specifică un coeficient de convecție și temperatura exterioară. O condiție de radiație specifică un coeficient echivalent emisivității și temperatura ambiantă. AMP1 corespunde coeficientului, iar AMP2 temperaturii exterioare sau ambiante, permițând variația independentă în timp a fiecăruia.

Funcții de amplitudine

O funcție de amplitudine definește variația în timp a unei condiții la frontieră sau a unei sarcini printr-un tabel de timp și valori. În intrare, un tabel temporal denumit este definit cu !AMPLITUDE și este referit prin parametrul AMP, AMP1 sau AMP2 al cuvântului-cheie țintă.

Principalele cuvinte-cheie aplicabile sunt următoarele.

!AMPLITUDE este citit în formă tabelară (DEFINITION=TABULAR), iar tipul de timp este tratat ca timp al pasului (TIME=STEP). Valorile pot fi definite ca valori relative sau absolute, dar pentru cuvintele-cheie individuale ele sunt utilizate în mod normal ca factori care înmulțesc o valoare de bază.

!TEMPERATURE nu este supus funcțiilor de amplitudine. De asemenea, deoarece !SPRING nu este asamblat cu variația independentă în timp a constantei elastice, comutarea reazemelor elastice se realizează prin controlul pașilor.

Consultați și

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status