Иди на текст

Контрола корака

Структурна анализа у FrontISTR-у напредује уз пребацивање граничних услова, оптерећења, контакта и активирања елемената по корацима. Ова страница описује временски интервал сваког корака, подкораке, критеријуме конвергенције и избор између фиксног инкремента и аутоматског инкрементирања са cutback.

Термини за време у анализи

На овој страници време у анализи разликује се следећим терминима.

  • Текуће време: укупно протекло време од почетка анализе.
  • Време корака: протекло време од почетка текућег корака.
  • Временски интервал: време анализе за које се напредује у једном кораку.
  • Релативно време: време корака подељено временским интервалом. На почетку корака је 0, а на крају корака 1.
  • Временски инкремент: инкремент од текућег времена до следећег тренутка у којем се тражи равнотежа.

Дефиниције термина за време у анализи

Слика 4.7.1 Дефиниције термина за време у анализи

Преглед функција

Контрола корака састоји се од следећих аспеката.

Аспект Улога Главно место задавања
Начин инкрементирања Одређује да ли се корак напредује фиксним интервалом или се временски инкремент прилагођава стању конвергенције !STEP
Тип корака Одређује да ли је реч о статичкој или вискозној анализи која укључује вискоеластичност/пузање (независна оса од типа анализе у !SOLUTION; важи само у статичкој анализи и не користи се у динамичкој) !STEP
Услови који се активирају Бира групе граничних услова, оптерећења, контакта и активирања елемената за сваки корак Редови података у !STEP
Критеријум конвергенције Подешава вредности критеријума за резидуал, Lagrange-ов множилац, инкремент померања итд. за сваки корак !STEP
Време излаза Задаје тренутке у којима се при аутоматском инкрементирању обавезно морају израчунати и исписати резултати !TIME_POINTS и !STEP

У статичкој анализи могу се изабрати фиксни инкремент или аутоматско инкрементирање са cutback. И у динамичкој анализи услови се могу пребацивати помоћу више !STEP; препоручује се да се временски инкремент фиксног инкрементирања и временски интервал корака такође задају у !STEP. n_step и t_delta у !DYNAMIC третирају се као подразумеване вредности када је !STEP изостављен или ради компатибилности уназад. У нелинеарној имплицитној методи могу се користити аутоматско инкрементирање и cutback. Временска контрола анализе провођења топлоте не врши се преко !STEP, већ преко временског корака у !HEAT.

Услови који се активирају по кораку задају се ID-јем групе. Пошто се гранични услови, оптерећења, контакт и активирање елемената могу мењати по корацима, степенасто оптерећење, пребацивање контактних услова и анализе са редоследом изградње могу се представити у једној контролној датотеци анализе. За избор режима активирања/деактивирања елемената погледајте Активирање и деактивирање елемената.

Како изабрати корак

Начин инкрементирања бира се према нелинеарности анализе и захтевима за време излаза.

  • Код линеарне анализе или анализе која се завршава у једном кораку често није потребно фино подешавање контроле инкремента.
  • Код нелинеарне статичке анализе у којој се оптерећење и одзив мењају глатко, фиксни инкремент је често довољан. Ако је конвергенција тешка, смањите временски инкремент.
  • Код анализа које укључују почетак или прекид контакта, напредовање течења, велике деформације или нагле промене материјалне нелинеарности, најпре размотрите аутоматско инкрементирање и cutback. Инкремент се може повећати у областима лаке конвергенције, а смањити у областима тешке конвергенције.
  • Ако при аутоматском инкрементирању желите резултат у одређеном тренутку, користите и листу времена излаза.

Вредности критеријума конвергенције подешавају се као компромис између стабилности анализе и времена прорачуна. Строжи критеријум повећава тачност равнотеже резултата, али повећава број итерација. У анализама са контактом или Lagrange-овим множиоцима, не само уобичајени критеријум резидуала већ и број контактних итерација и критеријум Lagrange-овог множиоца утичу на напредовање прорачуна.

Контрола корака у статичкој анализи

Статичка анализа састоји се од једног или више корака анализе. Итерација по корацима назива се петља корака, а итерација којом се један корак дели на временске инкременте и решава назива се петља подкорака. У сваком подкораку изводи се прорачун равнотеже помоћу фактора оптерећења, граничних услова, контактног стања и других величина у задатом тренутку.

Код фиксног инкремента, кроз корак се напредује задатим временским инкрементом. Ако конвергенција не успе, анализа се у том тренутку завршава.

Код аутоматског инкрементирања и cutback, референтна вредност следећег временског инкремента dtime_base ажурира се из стања конвергенције претходног подкорака. Ако конвергенција не успе, стање се враћа на последње сачувано и исти временски интервал се поново израчунава мањим временским инкрементом.

Ток контроле инкремента

Слика 4.7.2 Ток контроле инкремента

Ток аутоматског инкрементирања и cutback је следећи.

  1. На почетку корака почетни временски инкремент поставља се као dtime_base.
  2. Стварни временски инкремент одређује се тако да не пређе крајње време корака или следеће време излаза.
  3. Прорачун равнотеже врши се у тренутку добијеном додавањем временског инкремента на текуће време.
  4. Ако је конвергенција успешна, време се помера напред, а следећи dtime_base се повећава или смањује у складу са стањем конвергенције.
  5. Ако нема конвергенције, стање се враћа и dtime_base се смањује стопом смањења cutback-а, па се прорачун понавља.
  6. Када текуће време достигне крајње време корака, тај корак се завршава.

Повећање или смањење инкремента одређује се према итеративном стању претходног подкорака. Три типичне величине које се користе за одлучивање су:

Величина Значење
N_max Максималан број Newton итерација
N_sum Укупан број Newton итерација. Ако нема контактних итерација, једнак је N_max
N_cont Број контактних итерација

Ако стање у којем било који од N_max, N_sum или N_cont прелази праг за смањење траје задати број пута, временски инкремент се смањује. С друге стране, ако стање у којем су све три величине унутар прагова за повећање траје задати број пута, временски инкремент се повећава. При повећању се прилагођава тако да не пређе горњу границу временског инкремента.

Код аутоматског инкрементирања и cutback анализа се завршава као неуспешна у следећим случајевима.

  • Ако се пре краја корака достигне горња граница броја подкорака.
  • Ако референтна вредност временског инкремента падне испод доње границе временског инкремента.
  • Ако број узастопних cutback достигне горњу границу.

Следећи пример омогућава аутоматско инкрементирање са почетним временским инкрементом 0.01, временским интервалом корака 2.5, доњом границом 1E-5, горњом границом 0.3 и максималним бројем подкорака 200. Скуп параметара аутоматског инкрементирања AP1 и листа времена излаза TP1 за укупна времена 1.5, 2.7 и 3.9 додељени су кораку.

!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

За синтаксу улаза и подразумеване вредности сваког параметра погледајте !STEP, !AUTOINC_PARAM и !TIME_POINTS.

Контрола корака у динамичкој анализи

Код директне временске интеграције динамичке анализе, !DYNAMIC задаје метод решавања и параметре временске интеграције, а !STEP задаје кораке анализе, групе граничних услова и оптерећења и начин инкрементирања. Ако се !STEP изостави, анализа се третира као један корак са свим граничним условима и оптерећењима активним.

Код фиксног инкремента, у другом реду !STEP задају се DTIME, ETIME, чиме се временски инкремент и временски интервал корака контролишу по корацима. Дефинисањем више !STEP могу се по корацима мењати активне групе граничних услова и оптерећења. t_delta и n_step у !DYNAMIC третирају се као подразумеване вредности за стари формат уноса са једним кораком без !STEP и ради компатибилности уназад. За нове улазе препоручује се да се временски услови експлицитно задају у !STEP чак и при фиксном инкременту.

За аутоматско инкрементирање задаје се !STEP, INC_TYPE=AUTO, а почетни временски инкремент, временски интервал корака, доња и горња граница временског инкремента дају се у реду података !STEP. У нелинеарној имплицитној методи временски инкремент се повећава или смањује у складу са Newton и контактним итерацијама; ако конвергенција не успе, стање се враћа на претходно и прорачун се понавља мањим временским инкрементом.

TYPE (STATIC/VISCO) у !STEP је прекидач временске зависности материјала у кораку и важи само у статичкој анализи. У динамичкој анализи се не користи и временски инкремент се увек третира као стварно време, па задавање TYPE у !STEP динамичке анализе нема ефекта.

Метода временске интеграције и коефицијенти Newmark-β методе задају се у !DYNAMIC. За синтаксу улаза погледајте !DYNAMIC и !STEP.

Контрола корака у анализи провођења топлоте

Временски корак анализе провођења топлоте задаје се у !HEAT. У !HEAT се као скуп задају временски корак, крајње време, минимални временски корак, максимална промена температуре, број итерација, критеријум конвергенције и друго.

Временска контрола анализе провођења топлоте ради по механизму различитом од !STEP, INC_TYPE=AUTO у структурној статичкој анализи. Зато при прилагођавању временског корака у анализи провођења топлоте треба проверити подешавање !HEAT, а не !STEP. За синтаксу улаза погледајте !HEAT.

Задавање времена излаза

Код аутоматског инкрементирања временски инкремент се мења у складу са конвергенцијом, па тренуци излаза резултата можда нису унапред уједначени. !TIME_POINTS је листа времена која прилагођава временски инкремент тако да се у задатим тренуцима обавезно изврши прорачун равнотеже и омогући излаз резултата.

За листу времена може се изабрати задавање укупног времена од почетка анализе или времена корака од почетка текућег корака. За заједничка времена која прелазе више корака користи се укупно време, а за исту релативну позицију излаза у сваком кораку време корака.

У сваком кораку листа времена која се користи референцира се из !STEP. Када се користи са аутоматским инкрементирањем, временски инкремент се скраћује тако да не пређе следеће време излаза или крајње време корака. За синтаксу улаза погледајте !TIME_POINTS.

Повезане ставке

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status