Ana içeriğe geç

Sınır Koşulları ve Yükler

FrontISTR'da yapısal, ısı iletimi ve dinamik analizler için sınır koşulları ve yükler anahtar sözcüklerle tanımlanır. Statik yapısal analizde tanımlanan sınır koşulları ve yükler grup kimlikleriyle gruplanır ve !STEP içindeki BOUNDARY veya LOAD satırı kullanılarak her adım için etkinleştirilir. Dinamik analizde de !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION ve örtük yöntem için !SPRING, !STEP üzerinden grup bazında etkinleştirilebilir. Zamana göre değişen koşullar !AMPLITUDE ile ölçeklenir; birden çok serbestlik derecesi arasındaki doğrusal ilişkiler !EQUATION ile tanımlanır.

İşlevlerin Genel Görünümü

Sınır koşulları ve yükler analiz türüne göre aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir.

Analiz Türü Başlıca Anahtar Sözcükler Amaç
Yapısal analiz !BOUNDARY Sabit kısıt, tanımlı yer değiştirme ve bir dönme merkezi çevresinde tanımlı dönme uygular.
Yapısal analiz !CLOAD Tekil düğüm kuvvetleri, dönme serbestlik derecelerine momentler ve dönme merkezi çevresinde tork uygular.
Yapısal analiz !DLOAD Yüzey basıncı, yüzey yükleri, cisim kuvvetleri, yerçekimi ve merkezkaç kuvveti uygular.
Yapısal analiz !SPRING Düğüm serbestlik derecelerine yay mesnetleri uygular.
Yapısal analiz !TEMPERATURE Termal gerilme analizinde kullanılan düğüm sıcaklıklarını doğrudan belirtir veya sonuç dosyasından okur.
Dinamik analiz !VELOCITY, !ACCELERATION Başlangıç hızını veya ivmesini ya da zamana bağlı tanımlı hız veya ivmeyi uygular.
Isı iletimi analizi !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Sabit sıcaklık, ısı akısı, taşınım ve ışınım uygular.
Ortak !AMPLITUDE Sınır koşulları ve yüklerin zamana bağlı ölçek katsayılarını tablo biçiminde belirtir.
Mesh tanımı !EQUATION Çok noktalı kısıt denklemlerini tanımlar.

Yapısal analizde serbestlik derecesi numaraları normalde 1, 2, 3 için öteleme; 4, 5, 6 için dönme serbestlik dereceleri olarak ele alınır. Dönme serbestlik dereceleri kabuk ve kiriş elemanları gibi altı serbestlik dereceli modellerde anlamlıdır. Yalnızca iki veya üç boyutlu katı elemanlardan oluşan modellerde kısıt ve yükleri hedef düğümlerin sahip olduğu serbestlik dereceleri aralığında belirtin.

Yapısal Analizde Yer Değiştirme Kısıtları

Yer değiştirme kısıtları !BOUNDARY ile belirtilir. Bir düğüm veya düğüm grubu için serbestlik derecesi aralığı ve değer verilir. Değer 0 ise sabit kısıt, sıfırdan farklıysa tanımlı yer değiştirme veya tanımlı dönme olur.

Yapısal analizde !BOUNDARY, 1 ile 6 arasındaki serbestlik derecesi aralığını kabul eder. 1–3 öteleme yer değiştirmelerine, 4–6 ise dönme serbestlik derecesine sahip düğümlerde dönme kısıtlarına karşılık gelir. Aralık birlikte belirtilebildiğinden, örneğin 1–3 aynı anda sabitlenerek öteleme kısıtlanabilir.

AMP parametresi belirtildiğinde kısıt değeri genlik fonksiyonuna göre zamanla değişir. Normal tanımda tanımlı yer değiştirme, adım içindeki yük katsayısına veya genlik fonksiyonundaki değişime göre artımsal uygulanır. TOTAL=YES belirtilirse verilen değer toplam yer değiştirmenin hedef değeri olarak ele alınır.

ROT_CENTER belirtildiğinde merkez düğüm grubuna göre dönme kısıtı uygulanabilir. Bu tanımda hedef düğüm grubunun öteleme yer değiştirmeleri dönme miktarından hesaplanarak kısıt olarak uygulanır. ROT_CENTER ile TOTAL=YES birlikte desteklenmediğinden, dönme merkezi çevresindeki dönme kısıtı artımsal tanım olarak kullanılır.

Yapısal Analizde Tekil Yükler

Tekil düğüm yükleri !CLOAD ile belirtilir. Düğüm veya düğüm grubu, serbestlik derecesi numarası ve yük değeri verildiğinde yük, ilgili serbestlik derecesinin sağ taraf yüküne dahil edilir.

Öteleme serbestlik dereceleri 1–3 için belirtilen değerler koordinat yönlerindeki düğüm kuvvetleri olarak ele alınır. Dönme serbestlik derecesine sahip modellerde 4–6 için verilen değerlerle dönme serbestlik derecelerine moment uygulanabilir. AMP parametresi belirtilirse tekil yük genlik fonksiyonunun değeriyle çarpılır.

ROT_CENTER belirtildiğinde yük, merkez düğüm grubu çevresinde tork olarak uygulanır. Belirtilen tork vektörü, merkezden hedef düğümlere olan konum vektörlerine göre düğüm kuvvetlerine dağıtılır. Merkez ile hedef düğüm aynı konumdaysa tork dağıtılamayacağından dönme merkezi ile yük noktalarının geometrik ilişkisi kontrol edilmelidir.

Bir düğüm grubuna !CLOAD atanmış modelde !MESH içindeki REFINE (mesh inceltme, Refiner) birlikte kullanılırken dikkat gerekir. İnceltilme, özgün düğüm grubundaki kenarlar üzerinde yeni ara düğümler oluşturur ve bu düğümler aynı gruba eklenir. !CLOAD gruptaki her düğüme aynı tekil yükü verdiğinden eklenen ara düğümlere de yük uygulanır ve toplam yük, inceltme öncesinde amaçlanandan farklı olur. Düğüm grubuyla tekil yük tanımlarken yük noktalarının inceltme nedeniyle artacağını hesaba katın veya tercihen düğümleri tek tek belirtin.

Yapısal Analizde Dağıtılmış Yükler ve Cisim Kuvvetleri

Dağıtılmış yükler ve cisim kuvvetleri !DLOAD ile belirtilir. !DLOAD, bir eleman grubu veya yüzey grubu için yük tipi ve parametreler verir. Zaman değişimi AMP parametresiyle belirtilir.

Başlıca yük tipleri aşağıdaki gibidir.

Yük Tipi Açıklama
P0, PP, P1–P6 Eleman yüzeyine etkiyen basıncı uygular. Yüz numaraları ile eleman yüzleri arasındaki ilişki eleman tipine bağlıdır.
PX, PY, PZ Koordinat yönü açıkça belirtilmiş basınç tanımıdır. Girdi işlenirken yön vektörüne dönüştürülür.
S... Bir yüzey grubuna yüzey yükü uygular. Yüz numarası yüzey grubu tanımından alınır.
BX, BY, BZ Koordinat yönünde cisim kuvveti uygular.
GRAV Yerçekimi ivme vektörünü belirtir. Malzeme yoğunluğuyla birleştirilerek cisim kuvveti olarak dahil edilir.
CENT Dönme ekseni ve açısal hıza dayalı merkezkaç kuvveti uygular.

FOLLOW=YES belirtilirse yüzey basıncı deforme olmuş yüzeyin yönünü izler. Bu tanım sonlu deformasyonu dikkate alan yapısal analizlerde anlamlıdır. Doğrusal olmayan geometrinin devre dışı olduğu analizlerde izleyen basınç uygulama tarafından devre dışı bırakılır.

P1–P6 ve ısı analizi tarafındaki S1–S6 için olduğu gibi, yüz numaralarının anlamı eleman tipine göre değişir. Yüz numaralarının kesin karşılığı ve veri alanlarının sırası için anahtar sözcük referansına bakın.

Yapısal Analizde Yay Mesnetleri

Yay mesnetleri !SPRING ile belirtilir. Düğüm veya düğüm grubu, serbestlik derecesi numarası ve yay sabiti verildiğinde yay rijitliği hedef serbestlik derecesinin köşegen rijitliğine eklenir; mevcut yer değiştirmeyle orantılı yay tepkisi sağ tarafa dahil edilir.

1–3 serbestlik derecelerine belirtildiğinde öteleme yayı olarak ele alınır. Dönme serbestlik derecesi olan modellerde 4–6 ile dönme yayı kullanılabilir. Hedef modelin sahip olmadığı serbestlik derecelerine yay atamamak için serbestlik derecesi yapısını kontrol edin.

Mevcut uygulamada !SPRING yay rijitliği ayrı bir genlik fonksiyonuyla zaman içinde değiştirilmez. Adım içinde adım katsayısına göre monte edilir. Bir yay mesnedini açıp kapatmak için grup kimliğini ve !STEP içindeki LOAD tanımını kullanarak adım bazında kontrol edin.

Yapısal Analizde Sıcaklık Yükleri

Yapısal analizde termal gerinim kaynaklı yük uygulamak için !TEMPERATURE kullanılır. Her düğüm veya düğüm grubu için sıcaklık belirtildiğinde, referans sıcaklığına veya önceki sıcaklığa göre farktan termal gerilme analizinin eşdeğer düğüm kuvvetleri monte edilir. Termal genleşme katsayısı malzeme tanımında verilir. Referans sıcaklığı !REFTEMP ile belirtilir.

Sıcaklık kontrol dosyasında doğrudan belirtilebilir veya ısı iletimi analizi gibi bir analizin sonuç dosyasından okunabilir. READRESULT belirtilirse veri satırlarındaki düğüm sıcaklıkları okunmaz; bunun yerine SSTEP, INTERVAL, READTYPE ve benzeri parametrelerle belirtilen sonuç verileri okunur. Sonuç dosyası kullanılırken kaydedilmiş zaman veya adım numarası, yapısal analiz tarafındaki tanımla eşleşmelidir.

!TEMPERATURE içinde AMP parametresi bulunmadığından genlik fonksiyonuyla ölçeklenmez. Sıcaklık geçmişini değiştirmek için sıcaklık verilerinin kendisini, okunacak ısı analizi sonuçlarını veya adım bölünmesini kontrol edin.

Dinamik Analizde Başlangıç Koşulları ve Tanımlı Değerler (Hız ve İvme)

Dinamik analizde !VELOCITY ve !ACCELERATION, hız veya ivme için başlangıç koşulu ya da tanımlı değer verebilir. Her ikisi de düğüm veya düğüm grubu, serbestlik derecesi aralığı ve değer belirtir. Serbestlik derecesi aralığı 1–6 olup dönme serbestlik dereceli modellerde 4–6 açısal hız veya açısal ivmeye karşılık gelir.

TYPE=INITIAL, analiz başlangıcındaki ilk hız veya ilk ivmeyi belirtir. İlk hız verildiğinde hareket denklemiyle tutarlılık için ilk ivme hesaplanır. İlk ivme verildiğinde ilk hızın hesaplandığı bir yol vardır.

TYPE=TRANSIT, zamana bağlı tanımlı hız veya ivmeyi belirtir. TYPE atlanırsa TRANSIT olarak ele alınır. AMP belirtilirse genlik fonksiyonu dinamik analiz zamanında enterpole edilir ve tanımlı değerle çarpılır.

Çok Noktalı Kısıtlar

Birden çok düğüm serbestlik derecesi arasında doğrusal ilişki uygulanacaksa çok noktalı kısıt işlevi kullanılır. İlgili anahtar sözcük !EQUATION olup, tek bir düğüm ve tek bir serbestlik derecesindeki sabit kısıtla ifade edilmesi zor olan rijit bağlama, periyodik sınırlar ve düğümler arası yer değiştirme ilişkileri gibi ilişkileri tanımlayabilir.

Çok noktalı kısıtların kullanımı, doğrusal çözücü tarafındaki işleme yöntemi ve temas TIED gibi diğer serbestlik derecesi bağlama işlevleriyle ilişkisi için Çok Noktalı Kısıtlar bölümüne bakın.

Isı İletimi Analizinde Sınır Koşulları

Isı iletimi analizinde sabit sıcaklık, ısı akısı, taşınım ve ışınım sınır koşulu olarak uygulanır. Yapısal analizdeki !STEP'ten ayrı olarak ısı analizinin zaman kontrolü !HEAT ile belirtilir.

Anahtar Sözcük Hedef Açıklama Genlik Tanımı
!FIXTEMP Düğüm veya düğüm grubu Sıcaklığı sabitler. AMP
!CFLUX Düğüm veya düğüm grubu Tekil düğüm ısı akısı uygular. AMP
!DFLUX Eleman veya eleman grubu Eleman hacmine veya yüzeyine dağıtılmış ısı akısı uygular. AMP
!SFLUX Yüzey grubu Yüzey grubuna ısı akısı uygular. AMP
!FILM Eleman veya eleman grubu Eleman yüzeyine taşınım sınırı uygular. AMP1, AMP2
!SFILM Yüzey grubu Yüzey grubuna taşınım sınırı uygular. AMP1, AMP2
!RADIATE Eleman veya eleman grubu Eleman yüzeyine ışınım sınırı uygular. AMP1, AMP2
!SRADIATE Yüzey grubu Yüzey grubuna ışınım sınırı uygular. AMP1, AMP2

!DFLUX için BF hacimsel ısı üretimini, S0–S6 eleman yüzeylerindeki ısı akısını gösterir. !FILM için eleman yüzleri F0–F6, !RADIATE için R0–R6 ile belirtilir. Yüz numarası ile gerçek eleman yüzü arasındaki ilişki eleman tipine bağlı olduğundan ayrıntılar için her anahtar sözcüğün referansına bakın.

Taşınım sınırında taşınım katsayısı ve dış sıcaklık belirtilir. Işınım sınırında yayma katsayısına eşdeğer katsayı ve ortam sıcaklığı belirtilir. AMP1 katsayı tarafına, AMP2 dış veya ortam sıcaklığı tarafına karşılık gelir ve her biri bağımsız zaman değişimi alabilir.

Genlik Fonksiyonları

Genlik fonksiyonu, zaman ve değer tablosuyla bir sınır koşulunun veya yükün zaman değişimini tanımlar. Girdide adlandırılmış zaman tablosu !AMPLITUDE ile tanımlanır ve hedef anahtar sözcüğün AMP, AMP1 veya AMP2 parametresinden başvurulur.

Başlıca uygulanabilir anahtar sözcükler şunlardır.

!AMPLITUDE tablo biçiminde (DEFINITION=TABULAR) okunur ve zaman türü adım zamanı (TIME=STEP) olarak ele alınır. Değerler göreli veya mutlak tanımlanabilir; ancak tek tek anahtar sözcüklerde normalde temel değeri çarpan katsayı olarak kullanılır.

!TEMPERATURE genlik fonksiyonlarına tabi değildir. Ayrıca !SPRING yay sabitinin bağımsız zaman değişimiyle monte edilmediğinden yay mesnetlerinin açılıp kapatılması adım kontrolüyle yapılır.

İlgili Konular