Иди на текст

Гранични услови и оптерећења

У FrontISTR-у се гранични услови и оптерећења за структурну анализу, анализу провођења топлоте и динамичку анализу дефинишу кључним речима. У статичкој структурној анализи дефинисани гранични услови и оптерећења групишу се по ID-у групе и активирају за сваки корак преко реда BOUNDARY или LOAD у !STEP. И у динамичкој анализи се !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION и !SPRING за имплицитну методу могу активирати по групама из !STEP. Услови који се мењају с временом скалирају се помоћу !AMPLITUDE, а линеарне везе између више степени слободе дефинишу се помоћу !EQUATION.

Преглед функција

Гранични услови и оптерећења могу се према врсти анализе класификовати на следећи начин.

Врста анализе Главне кључне речи Намена
Структурна анализа !BOUNDARY Задаје фиксна ограничења, прописана померања и прописану ротацију око центра ротације.
Структурна анализа !CLOAD Задаје концентрисане чворне силе, моменте на ротационим степенима слободе и обртни момент око центра ротације.
Структурна анализа !DLOAD Задаје површински притисак, површинска оптерећења, запреминске силе, гравитацију и центрифугалну силу.
Структурна анализа !SPRING Задаје опружне ослонце на чворним степенима слободе.
Структурна анализа !TEMPERATURE Директно задаје чворне температуре за анализу топлотних напона или их чита из датотеке резултата.
Динамичка анализа !VELOCITY, !ACCELERATION Задаје почетну брзину или убрзање, односно временски променљиву прописану брзину или убрзање.
Анализа провођења топлоте !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Задаје фиксну температуру, топлотни флукс, конвекцију и зрачење.
Заједничко !AMPLITUDE Табеларно задаје временски променљиве факторе скалирања граничних услова и оптерећења.
Дефиниција мреже !EQUATION Дефинише једначине вишетачкастих ограничења.

У структурној анализи се бројеви степени слободе 1, 2 и 3 обично третирају као транслациони степени слободе, а 4, 5 и 6 као ротациони. Ротациони степени слободе имају смисла у моделима са шест степени слободе, као што су модели са љускастим и гредним елементима. У моделима који садрже само дводимензионалне или тродимензионалне солид елементе, ограничења и оптерећења задају се само у опсегу степени слободе које циљни чворови поседују.

Ограничења померања у структурној анализи

Ограничења померања задају се помоћу !BOUNDARY. За чвор или групу чворова задају се опсег степени слободе и вредност. Вредност 0 дефинише фиксно ограничење, док ненулта вредност дефинише прописано померање или прописану ротацију.

У структурној анализи !BOUNDARY прихвата опсег степени слободе од 1 до 6. 1 до 3 одговарају транслационим померањима, а 4 до 6 ротационим ограничењима у чворовима који имају ротационе степене слободе. Пошто се опсег степени слободе може задати одједном, на пример, транслација се може ограничити истовременим фиксирањем 1 до 3.

Када се зада параметар AMP, прописана вредност мења се с временом у складу са функцијом амплитуде. При уобичајеном задавању, прописано померање се уноси инкрементално у складу са фактором оптерећења унутар корака или променом функције амплитуде. Када се зада TOTAL=YES, наведена вредност се третира као циљно укупно померање.

Када се зада ROT_CENTER, може се применити ротационо ограничење у односу на групу централних чворова. При овом задавању, транслациона померања циљне групе чворова израчунавају се из угла ротације и намећу као ограничења. Комбинација ROT_CENTER и TOTAL=YES није подржана, па се ротациона ограничења око центра ротације задају инкрементално.

Концентрисана оптерећења у структурној анализи

Концентрисана чворна оптерећења задају се помоћу !CLOAD. Када се задају чвор или група чворова, број степена слободе и вредност оптерећења, оптерећење се уграђује у десну страну за тај степен слободе.

Вредности задате за транслационе степене слободе 1 до 3 третирају се као чворне силе у правцима координатних оса. У моделима са ротационим степенима слободе, задавањем 4 до 6 могу се применити моменти на ротационе степене слободе. Када се зада параметар AMP, концентрисано оптерећење множи се вредношћу функције амплитуде.

Када се зада ROT_CENTER, оптерећење се примењује као обртни момент око групе централних чворова. У том случају се наведени вектор момента расподељује на чворне силе на основу вектора положаја од центра до циљних чворова. Пошто се момент не може расподелити ако су центар и циљни чвор на истом положају, потребно је проверити геометријски однос центра ротације и тачака оптерећења.

Потребан је опрез када се !CLOAD задаје за групу чворова у моделу који истовремено користи !MESH са REFINE (уситњавање мреже, Refiner). Уситњавањем се на ивицама које припадају изворној групи чворова стварају нови међучворови, који се такође додају истој групи чворова. Пошто !CLOAD сваком чвору у групи додељује исту вредност концентрисаног оптерећења, исто оптерећење се примењује и на додате међучворове, па укупно оптерећење постаје различито од оног намераваног пре уситњавања. При задавању концентрисаног оптерећења групом чворова треба узети у обзир повећање броја тачака оптерећења услед уситњавања или, пожељно, директно задати појединачне чворове.

Расподељена оптерећења и запреминске силе у структурној анализи

Расподељена оптерећења и запреминске силе задају се помоћу !DLOAD. !DLOAD задаје врсту оптерећења и параметре за групу елемената или групу површина. Временска промена задаје се параметром AMP.

Главне врсте оптерећења су следеће.

Врста оптерећења Опис
P0, PP, P1–P6 Задаје притисак који делује на страну елемента. Веза између бројева страна и страна елемента зависи од типа елемента.
PX, PY, PZ Задаје притисак са експлицитним координатним правцем. При читању улаза претвара се у вектор правца.
S... Задаје површинско оптерећење групи површина. Број стране добија се из дефиниције групе површина.
BX, BY, BZ Задаје запреминску силу у координатном правцу.
GRAV Задаје вектор убрзања Земљине теже. Комбинује се са густином материјала и уграђује као запреминска сила.
CENT Задаје центрифугалну силу на основу осе ротације и угаоне брзине.

Када се зада FOLLOW=YES, површински притисак прати оријентацију деформисане површине. Ово задавање има смисла у структурној анализи која узима у обзир коначне деформације. У анализама у којима је нелинеарна геометрија искључена, пратећи притисак се у имплементацији онемогућава.

Као и код P1 до P6 и S1 до S6 на страни топлотне анализе, значење бројева страна разликује се по типу елемента. За конкретно пресликавање бројева страна и редослед поља података видети референцу кључне речи.

Опружни ослонци у структурној анализи

Опружни ослонци задају се помоћу !SPRING. Када се задају чвор или група чворова, број степена слободе и константа опруге, крутост опруге додаје се дијагоналној крутости циљног степена слободе, а на десну страну се укључује реакција опруге пропорционална тренутном померању.

Када се зада за степене слободе 1 до 3, ослонац се третира као транслациона опруга. У моделима са ротационим степенима слободе, задавање 4 до 6 омогућава употребу ротационих опруга. Проверите структуру степени слободе како опруга не би била додељена степену слободе који циљни модел нема.

У тренутној имплементацији крутост опруге !SPRING не мења се с временом помоћу појединачне функције амплитуде. Унутар корака она се саставља према фактору корака. За укључивање или искључивање опружног ослонца користите ID групе и задавање LOAD у !STEP да бисте управљали њиме по корацима.

Температурна оптерећења у структурној анализи

За примену оптерећења услед топлотне деформације у структурној анализи користи се !TEMPERATURE. Када се температура зада за сваки чвор или групу чворова, еквивалентне чворне силе за анализу топлотних напона састављају се на основу разлике у односу на референтну или претходну температуру. Коефицијент топлотног ширења задаје се у дефиницији материјала. Референтна температура задаје се помоћу !REFTEMP.

Температура се може задати директно у управљачкој датотеци или прочитати из датотеке резултата анализе провођења топлоте или друге анализе. Када је задат READRESULT, чворне температуре из редова података се не читају; уместо тога читају се подаци резултата одређени параметрима SSTEP, INTERVAL, READTYPE и сродним параметрима. При употреби датотеке резултата, време чувања или број корака мора одговарати задавању на страни структурне анализе.

Пошто !TEMPERATURE нема параметар AMP, на њега се не примењује скалирање функцијом амплитуде. За промену температурне историје управљајте самим температурним подацима, резултатима топлотне анализе који се читају или поделом на кораке.

Почетни услови и прописане вредности у динамичкој анализи (брзина и убрзање)

У динамичкој анализи !VELOCITY и !ACCELERATION могу задати почетне услове или прописане вредности брзине и убрзања. У оба случаја задају се чвор или група чворова, опсег степени слободе и вредност. Опсег степени слободе је од 1 до 6; у моделима са ротационим степенима слободе 4 до 6 одговарају угаоној брзини или угаоном убрзању.

TYPE=INITIAL задаје почетну брзину или почетно убрзање на почетку анализе. Ако је задата почетна брзина, почетно убрзање се израчунава ради усаглашености са једначином кретања. Ако је задато почетно убрзање, постоји путања у којој се израчунава почетна брзина.

TYPE=TRANSIT задаје временски променљиву прописану брзину или убрзање. Ако се TYPE изостави, третира се као TRANSIT. Када је задат AMP, функција амплитуде се интерполира у времену динамичке анализе и множи са прописаном вредношћу.

Вишетачкаста ограничења

Функција вишетачкастих ограничења користи се када треба наметнути линеарну везу између више чворних степени слободе. Одговарајућа кључна реч је !EQUATION, којом се могу задати односи као што су круто спрезање, периодичне границе и односи померања између чворова које је тешко представити фиксним ограничењем једног чвора и једног степена слободе.

За избор вишетачкастих ограничења, начин на који их обрађује линеарни решавач и њихов однос са другим функцијама спрезања степени слободе, као што је контакт TIED, видети Вишетачкаста ограничења.

Гранични услови у анализи провођења топлоте

У анализи провођења топлоте као гранични услови задају се фиксна температура, топлотни флукс, конвекција и зрачење. Независно од !STEP у структурној анализи, временско управљање топлотном анализом задаје се помоћу !HEAT.

Кључна реч Циљ Опис Задавање амплитуде
!FIXTEMP Чвор или група чворова Фиксира температуру. AMP
!CFLUX Чвор или група чворова Задаје концентрисани чворни топлотни флукс. AMP
!DFLUX Елемент или група елемената Задаје расподељени топлотни флукс у запремини елемента или на страни елемента. AMP
!SFLUX Група површина Задаје топлотни флукс групи површина. AMP
!FILM Елемент или група елемената Задаје конвективни гранични услов на страни елемента. AMP1, AMP2
!SFILM Група површина Задаје конвективни гранични услов групи површина. AMP1, AMP2
!RADIATE Елемент или група елемената Задаје радијациони гранични услов на страни елемента. AMP1, AMP2
!SRADIATE Група површина Задаје радијациони гранични услов групи површина. AMP1, AMP2

Код !DFLUX, BF представља запреминско генерисање топлоте, док S0 до S6 представљају топлотни флукс на странама елемента. Код !FILM стране елемента задају се са F0 до F6, а код !RADIATE са R0 до R6. Пошто веза између бројева страна и стварних страна елемента зависи од типа елемента, детаље видети у референци сваке кључне речи.

За конвективни гранични услов задају се коефицијент конвекције и спољна температура. За радијациони гранични услов задају се коефицијент еквивалентан емисивности и температура околине. AMP1 одговара страни коефицијента, а AMP2 страни спољне температуре или температуре околине, тако да се свакој може задати независна временска промена.

Функције амплитуде

Функција амплитуде дефинише временску промену граничног услова или оптерећења помоћу табеле времена и вредности. У улазу се именована временска табела дефинише помоћу !AMPLITUDE и на њу се упућује параметром AMP, AMP1 или AMP2 циљне кључне речи.

Главне применљиве кључне речи су следеће.

!AMPLITUDE се чита у табеларном облику (DEFINITION=TABULAR), а тип времена се третира као време корака (TIME=STEP). Вредности се могу дефинисати као релативне или апсолутне, али се код појединачних кључних речи обично користе као фактори којима се множи основна вредност.

!TEMPERATURE није предмет функције амплитуде. Такође, пошто се !SPRING не саставља са независном временском променом константе опруге, укључивање и искључивање опружних ослонаца врши се управљањем по корацима.

Повезане теме

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status