Skoči na vsebino

Robni pogoji in obremenitve

V FrontISTR se robni pogoji in obremenitve za strukturne analize, analize prevajanja toplote in dinamične analize določajo s ključnimi besedami. Pri statični strukturni analizi so definirani robni pogoji in obremenitve združeni po ID-ju skupine in za vsak korak aktivirani prek !STEP z vrstico BOUNDARY ali LOAD. Tudi pri dinamični analizi je mogoče !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION in !SPRING za implicitno metodo iz !STEP aktivirati po skupinah. Pogoji, ki se spreminjajo s časom, se skalirajo z !AMPLITUDE, linearne zveze med več prostostnimi stopnjami pa se definirajo z !EQUATION.

Pregled funkcij

Robne pogoje in obremenitve je mogoče glede na vrsto analize razvrstiti kot sledi.

Vrsta analize Glavne ključne besede Namen
Strukturna analiza !BOUNDARY Uporabi fiksne omejitve, predpisane pomike in predpisano rotacijo okoli središča vrtenja.
Strukturna analiza !CLOAD Uporabi koncentrirane vozliščne sile, momente na rotacijskih prostostnih stopnjah in navor okoli središča vrtenja.
Strukturna analiza !DLOAD Uporabi površinski tlak, površinske obremenitve, prostorninske sile, gravitacijo in centrifugalno silo.
Strukturna analiza !SPRING Uporabi vzmetne podpore na vozliščnih prostostnih stopnjah.
Strukturna analiza !TEMPERATURE Neposredno določi vozliščne temperature za analizo toplotnih napetosti ali jih prebere iz datoteke rezultatov.
Dinamična analiza !VELOCITY, !ACCELERATION Uporabi začetno hitrost ali pospešek oziroma časovno spremenljivo predpisano hitrost ali pospešek.
Analiza prevajanja toplote !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Uporabi fiksno temperaturo, toplotni tok, konvekcijo in sevanje.
Skupno !AMPLITUDE V tabelarični obliki določi časovno spremenljive faktorje skaliranja robnih pogojev in obremenitev.
Definicija mreže !EQUATION Definira enačbe večtočkovnih omejitev.

Pri strukturni analizi se številke prostostnih stopenj 1, 2 in 3 običajno obravnavajo kot translacijske prostostne stopnje, 4, 5 in 6 pa kot rotacijske prostostne stopnje. Rotacijske prostostne stopnje imajo pomen v modelih s šestimi prostostnimi stopnjami, kot so lupinasti in nosilni elementi. Pri modelih, ki vsebujejo samo dvo- ali tridimenzionalne prostorninske elemente, določite omejitve in obremenitve samo v območju prostostnih stopenj, ki jih ciljna vozlišča dejansko imajo.

Omejitve pomika pri strukturni analizi

Omejitve pomika se določijo z !BOUNDARY. Za vozlišče ali skupino vozlišč se podata območje prostostnih stopenj in vrednost. Vrednost 0 definira fiksno omejitev, neničelna vrednost pa predpisani pomik ali predpisano rotacijo.

Pri strukturni analizi !BOUNDARY sprejema območje prostostnih stopenj od 1 do 6. 1 do 3 ustrezajo translacijskemu pomiku, 4 do 6 pa rotacijskim omejitvam v vozliščih z rotacijskimi prostostnimi stopnjami. Ker je mogoče območje prostostnih stopenj določiti skupaj, lahko na primer translacijo omejite tako, da hkrati fiksirate 1 do 3.

Ko je podan parameter AMP, se predpisana vrednost s časom spreminja glede na amplitudno funkcijo. Pri običajni določitvi se predpisani pomik uporablja inkrementalno glede na faktor obremenitve znotraj koraka ali spremembo amplitudne funkcije. Ko je podano TOTAL=YES, se določena vrednost obravnava kot ciljna skupna vrednost pomika.

Ko je podan ROT_CENTER, je mogoče uporabiti rotacijsko omejitev glede na skupino osrednjih vozlišč. Pri tej določitvi se translacijski pomiki ciljne skupine vozlišč izračunajo iz velikosti rotacije in uvedejo kot omejitve. Kombinacija ROT_CENTER in TOTAL=YES ni podprta, zato se rotacijske omejitve okoli središča vrtenja uporabljajo kot inkrementalne določitve.

Koncentrirane obremenitve pri strukturni analizi

Koncentrirane vozliščne obremenitve se določijo z !CLOAD. Ko so podani vozlišče ali skupina vozlišč, številka prostostne stopnje in vrednost obremenitve, se obremenitev vključi v desno stran za to prostostno stopnjo.

Vrednosti, določene za translacijske prostostne stopnje 1 do 3, se obravnavajo kot vozliščne sile v koordinatnih smereh. Pri modelih z rotacijskimi prostostnimi stopnjami je mogoče z vrednostmi za 4 do 6 uporabiti momente na rotacijskih prostostnih stopnjah. Ko je podan parameter AMP, se koncentrirana obremenitev pomnoži z vrednostjo amplitudne funkcije.

Ko je podan ROT_CENTER, se obremenitev uporabi kot navor okoli skupine osrednjih vozlišč. V tem primeru se podani vektor navora porazdeli na vozliščne sile na podlagi položajnih vektorjev od središča do ciljnih vozlišč. Ker navora ni mogoče porazdeliti, če sta središče in ciljno vozlišče na istem mestu, je treba preveriti geometrijsko zvezo med središčem vrtenja in obremenjenimi točkami.

Pri določitvi !CLOAD za skupino vozlišč v modelu, ki uporablja tudi !MESH z REFINE (zgoščevanje mreže, Refiner), je potrebna previdnost. Zgoščevanje ustvari nova sredinska vozlišča na robovih, ki so vključeni v prvotno skupino vozlišč, in ta sredinska vozlišča se prav tako dodajo isti skupini. Ker !CLOAD vsakemu vozlišču v skupini dodeli enako vrednost koncentrirane obremenitve, se ista koncentrirana obremenitev uporabi tudi na dodanih sredinskih vozliščih, zato je skupna obremenitev drugačna od predvidene pred zgoščevanjem. Pri določanju koncentriranih obremenitev po skupinah vozlišč upoštevajte povečanje števila obremenjenih točk zaradi zgoščevanja ali, še bolje, neposredno navedite posamezna vozlišča.

Porazdeljene obremenitve in prostorninske sile pri strukturni analizi

Porazdeljene obremenitve in prostorninske sile se določijo z !DLOAD. !DLOAD določi vrsto obremenitve in parametre za skupino elementov ali skupino površin. Časovno spreminjanje se določi s parametrom AMP.

Glavne vrste obremenitev so naslednje.

Vrsta obremenitve Opis
P0, PP, P1–P6 Uporabi tlak na ploskvi elementa. Ujemanje med številkami ploskev in ploskvami elementa je odvisno od vrste elementa.
PX, PY, PZ Določi tlak z izrecno koordinatno smerjo. Med obdelavo vhoda se pretvori v smerni vektor.
S... Uporabi površinsko obremenitev na skupino površin. Številka ploskve se pridobi iz definicije skupine površin.
BX, BY, BZ Uporabi prostorninsko silo v koordinatni smeri.
GRAV Določi vektor gravitacijskega pospeška. Kombinira se z gostoto materiala in vključi kot prostorninska sila.
CENT Uporabi centrifugalno silo na podlagi osi vrtenja in kotne hitrosti.

Ko je podano FOLLOW=YES, površinski tlak sledi usmerjenosti deformirane površine. Ta določitev ima pomen pri strukturni analizi, ki upošteva končne deformacije. Pri analizah, kjer je geometrijska nelinearnost izklopljena, implementacija sledilni tlak onemogoči.

Tako kot pri P1 do P6 ter S1 do S6 na strani toplotne analize se pomen številk ploskev razlikuje glede na vrsto elementa. Za konkretno ujemanje številk ploskev in vrstni red podatkovnih polj glejte referenco ključnih besed.

Vzmetne podpore pri strukturni analizi

Vzmetne podpore se določijo z !SPRING. Ko so podani vozlišče ali skupina vozlišč, številka prostostne stopnje in konstanta vzmeti, se togost vzmeti doda diagonalni togosti ciljne prostostne stopnje, v desno stran pa se vključi vzmetna reakcija, sorazmerna trenutnemu pomiku.

Če je podpora določena za prostostne stopnje 1 do 3, se obravnava kot translacijska vzmet. Pri modelih z rotacijskimi prostostnimi stopnjami je mogoče z določitvijo 4 do 6 uporabiti rotacijske vzmeti. Preverite konfiguracijo prostostnih stopenj, da vzmeti niso dodeljene prostostnim stopnjam, ki v ciljnem modelu ne obstajajo.

V trenutni implementaciji se togost vzmeti !SPRING ne spreminja s časom prek posamezne amplitudne funkcije. Znotraj koraka se sestavi glede na faktor koraka. Za vklop ali izklop vzmetne podpore uporabite ID skupine in !STEP z njegovo določitvijo LOAD, ki jo nadzira za vsak korak.

Temperaturne obremenitve pri strukturni analizi

Za uporabo obremenitev zaradi toplotne deformacije pri strukturni analizi uporabite !TEMPERATURE. Ko je temperatura določena za posamezno vozlišče ali skupino vozlišč, se na podlagi razlike glede na referenčno temperaturo ali prejšnjo temperaturo sestavijo ekvivalentne vozliščne sile za analizo toplotnih napetosti. Koeficient toplotnega raztezanja je določen v definiciji materiala. Referenčna temperatura se določi z !REFTEMP.

Temperaturo je mogoče določiti neposredno v nadzorni datoteki ali prebrati iz datoteke rezultatov analize prevajanja toplote ali druge analize. Ko je podan READRESULT, se vozliščne temperature v podatkovnih vrsticah ne berejo; namesto tega se preberejo podatki rezultatov, določeni s SSTEP, INTERVAL, READTYPE in povezanimi parametri. Pri uporabi datoteke rezultatov mora njen shranjeni čas ali številka koraka ustrezati določitvi na strani strukturne analize.

Ker !TEMPERATURE nima parametra AMP, se nanj ne uporablja skaliranje z amplitudno funkcijo. Za spreminjanje temperaturne zgodovine nadzirajte same temperaturne podatke, rezultate toplotne analize, ki se berejo, ali razdelitev korakov.

Začetni pogoji in predpisane vrednosti pri dinamični analizi (hitrost in pospešek)

Pri dinamični analizi lahko !VELOCITY in !ACCELERATION določita začetne pogoje ali predpisane vrednosti hitrosti oziroma pospeška. Oba določita vozlišče ali skupino vozlišč, območje prostostnih stopenj in vrednost. Območje prostostnih stopenj je od 1 do 6; v modelih z rotacijskimi prostostnimi stopnjami 4 do 6 ustrezajo kotni hitrosti oziroma kotnemu pospešku.

TYPE=INITIAL določi začetno hitrost ali začetni pospešek na začetku analize. Ko je podana začetna hitrost, se začetni pospešek izračuna tako, da je skladen z enačbo gibanja. Ko je podan začetni pospešek, obstaja pot, pri kateri se izračuna začetna hitrost.

TYPE=TRANSIT določi časovno spremenljivo predpisano hitrost ali predpisani pospešek. Če je TYPE izpuščen, se obravnava kot TRANSIT. Ko je podan AMP, se amplitudna funkcija interpolira v času dinamične analize in pomnoži s predpisano vrednostjo.

Večtočkovne omejitve

Funkcijo večtočkovnih omejitev uporabite, kadar je treba med več vozliščnimi prostostnimi stopnjami uvesti linearno zvezo. Ustrezna ključna beseda je !EQUATION, s katero je mogoče izraziti zveze, kot so togo povezovanje, periodični robni pogoji in zveze pomikov med vozlišči, ki jih je težko izraziti s fiksno omejitvijo enega vozlišča in ene prostostne stopnje.

Za smernice o uporabi večtočkovnih omejitev, njihovi obravnavi v linearnem reševalniku in razmerju do drugih funkcij povezovanja prostostnih stopenj, kot je kontakt TIED, glejte Večtočkovne omejitve.

Robni pogoji pri analizi prevajanja toplote

Pri analizi prevajanja toplote se kot robni pogoji uporabljajo fiksna temperatura, toplotni tok, konvekcija in sevanje. Časovni nadzor toplotne analize se ne določa z !STEP za strukturno analizo, temveč z !HEAT.

Ključna beseda Cilj Opis Določitev amplitude
!FIXTEMP Vozlišče ali skupina vozlišč Fiksira temperaturo. AMP
!CFLUX Vozlišče ali skupina vozlišč Uporabi koncentrirani vozliščni toplotni tok. AMP
!DFLUX Element ali skupina elementov Uporabi porazdeljeni toplotni tok na prostornino ali ploskev elementa. AMP
!SFLUX Skupina površin Uporabi toplotni tok na skupino površin. AMP
!FILM Element ali skupina elementov Uporabi konvekcijski robni pogoj na ploskev elementa. AMP1, AMP2
!SFILM Skupina površin Uporabi konvekcijski robni pogoj na skupino površin. AMP1, AMP2
!RADIATE Element ali skupina elementov Uporabi sevalni robni pogoj na ploskev elementa. AMP1, AMP2
!SRADIATE Skupina površin Uporabi sevalni robni pogoj na skupino površin. AMP1, AMP2

Pri !DFLUX BF predstavlja volumensko nastajanje toplote, S0 do S6 pa toplotni tok na ploskvah elementa. Pri !FILM se ploskve elementa določijo z F0 do F6, pri !RADIATE pa z R0 do R6. Ker je ujemanje med številkami ploskev in dejanskimi ploskvami elementa odvisno od vrste elementa, za podrobnosti glejte referenco posamezne ključne besede.

Konvekcijski robni pogoj določi koeficient konvekcije in zunanjo temperaturo. Sevalni robni pogoj določi koeficient, ekvivalenten emisivnosti, in temperaturo okolice. AMP1 ustreza strani koeficienta, AMP2 pa strani zunanje temperature oziroma temperature okolice, zato je mogoče njuno časovno spreminjanje določiti neodvisno.

Amplitudne funkcije

Amplitudna funkcija določi časovno spreminjanje robnega pogoja ali obremenitve s tabelo časov in vrednosti. V vhodu se imenovana časovna tabela definira z !AMPLITUDE, ciljna ključna beseda pa se nanjo sklicuje s parametrom AMP, AMP1 ali AMP2.

Glavne ustrezne ključne besede so naslednje.

!AMPLITUDE se bere v tabelarični obliki (DEFINITION=TABULAR), vrsta časa pa se obravnava kot čas koraka (TIME=STEP). Vrednosti je mogoče definirati kot relativne ali absolutne, vendar se pri posameznih ključnih besedah običajno uporabljajo kot faktorji, ki množijo osnovno vrednost.

Za !TEMPERATURE amplitudne funkcije ne veljajo. Ker se tudi !SPRING ne sestavlja z neodvisnim časovnim spreminjanjem konstante vzmeti, se vklapljanje vzmetnih podpor izvaja z nadzorom korakov.

Glejte tudi

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status