Ana içeriğe geç

Adım Kontrolü

FrontISTR yapısal analizi, sınır koşullarını, yükleri, teması ve eleman etkinleştirmeyi adım adım değiştirerek ilerler. Bu sayfa, her adım için zaman aralığını, alt adımları, yakınsama ölçütlerini ve sabit artımlar ile otomatik artımlar/cutback arasındaki seçimi açıklar.

Analiz Zamanı Terminolojisi

Bu sayfada analiz zamanı aşağıdaki terimlerle ayrıştırılır.

  • Geçerli zaman: Analizin başlangıcından itibaren geçen toplam süre.
  • Adım zamanı: Geçerli adımın başlangıcından itibaren geçen süre.
  • Zaman aralığı: Bir adımda ilerletilen analiz zamanı.
  • Göreli zaman: Adım zamanının zaman aralığına bölünmesiyle elde edilen değer. Adım başlangıcında 0, adım sonunda 1 olur.
  • Zaman artımı: Geçerli zamandan dengenin çözüldüğü bir sonraki zamana kadar olan artım.

Analiz zamanıyla ilgili terimlerin tanımları

Şekil 4.7.1 Analiz zamanıyla ilgili terimlerin tanımları

Özelliğe Genel Bakış

Adım kontrolü aşağıdaki açılardan düzenlenir.

Boyut Rol Ana Belirtim
Artım yöntemi Bir adımın sabit artımlarla mı ilerleyeceğini yoksa zaman artımının yakınsamaya göre mi ayarlanacağını belirler !STEP
Adım türü Adımın statik analiz mi yoksa viskoelastisite ya da sünmeyi içeren viskoz analiz mi olduğunu belirler (!SOLUTION içindeki analiz türünden ayrı bir ayardır; yalnızca statik analiz için geçerlidir ve dinamik analizde başvurulmaz) !STEP
Etkinleştirilecek koşullar Her adım için sınır koşulu, yük, temas ve eleman etkinleştirme gruplarını seçer !STEP veri satırları
Yakınsama ölçütleri Artıklar, Lagrange çarpanları ve yer değiştirme artımları gibi ölçütleri her adım için ayarlar !STEP
Çıktı zamanı Otomatik artımlar kullanıldığında hesaplamanın ve çıktının mutlaka gerçekleşeceği zamanları belirtir !TIME_POINTS ve !STEP

Statik analiz için sabit artımlar veya otomatik artımlar/cutback seçilebilir. Dinamik analizde koşullar birden fazla !STEP girdisi kullanılarak da değiştirilebilir ve hem sabit zaman artımının hem de adım zaman aralığının !STEP ile belirtilmesi önerilir. !DYNAMIC içinde n_step ve t_delta, !STEP atlandığında veya geriye dönük uyumluluk amacıyla varsayılan değerler olarak ele alınır. Otomatik artımlar/cutback, doğrusal olmayan örtük yöntemlerle kullanılabilir. Isı iletim analizinde zaman kontrolü !STEP ile değil, !HEAT içindeki zaman adımı belirtimiyle gerçekleştirilir.

Bir adımda etkinleştirilecek koşullar grup kimliğiyle belirtilir. Sınır koşulları, yükler, temas ve eleman etkinleştirme adım bazında değiştirilebildiğinden, kademeli yükleme, temas koşullarının değiştirilmesi ve yapım sıralarını içeren analizler tek bir analiz kontrol dosyasında temsil edilebilir. Eleman etkinleştirme/devre dışı bırakma modlarının seçimi için Eleman Etkinleştirme/Devre Dışı Bırakma bölümüne bakın.

Adım Kontrolünün Seçilmesi

Artım yöntemini, analizin doğrusal olmayanlığına ve gerekli çıktı zamanlarına göre seçin.

  • Doğrusal analizlerde veya tek bir adımda tamamlanan analizlerde, artım kontrolünün ayrıntılı ayarlanması çoğu zaman gerekli değildir.
  • Yüklerin ve cevapların düzgün değiştiği doğrusal olmayan statik analizlerde sabit artımlar çoğu zaman yeterlidir. Yakınsama zorsa zaman artımını küçültün.
  • Temasın başlaması veya ayrılması, akmanın ilerlemesi, büyük deformasyon ya da malzeme doğrusal olmayanlığında ani değişimleri içeren analizlerde önce otomatik artımlar/cutback düşünülmelidir. Kolay yakınsayan bölgelerde artımlar büyütülebilir, yakınsaması zor bölgelerde küçültülebilir.
  • Otomatik artımlar kullanılırken belirli zamanlarda sonuç gerekiyorsa, bunlarla birlikte bir çıktı-zamanı listesi kullanın.

Analiz kararlılığı ile hesaplama süresini dengelemek için yakınsama ölçütlerini ayarlayın. Yakınsama ölçütlerini sıkılaştırmak denge doğruluğunu artırır ancak iterasyon sayısını da artırır. Temas veya Lagrange çarpanlarını içeren analizlerde yalnızca olağan artık ölçütü değil, temas iterasyonu sayısı ve Lagrange-çarpanı ölçütü de hesaplamanın ilerleyişini etkiler.

Statik Analiz için Adım Kontrolü

Statik analiz bir veya daha fazla analiz adımından oluşur. Adımlar üzerindeki iterasyona adım döngüsü, bir adımı zaman artımlarına bölerek çözen iterasyona ise alt adım döngüsü denir. Her alt adımda denge, belirtilen zamandaki yük katsayısı, sınır koşulları, temas durumu ve diğer koşullar kullanılarak hesaplanır.

Sabit artımlarda adım içindeki zaman artımı belirtilen değerle ilerler. Yakınsama başarısız olursa analiz o noktada sonlanır.

Otomatik artımlar/cutback kullanıldığında, bir sonraki temel zaman-artımı değeri dtime_base, önceki alt adımın yakınsama durumuna göre güncellenir. Yakınsama başarısız olursa önceden kaydedilmiş durum geri yüklenir ve aynı zaman aralığı daha küçük bir zaman artımıyla yeniden hesaplanır.

Artım-kontrol akışı

Şekil 4.7.2 Artım-kontrol akışı

Otomatik artımlar/cutback akışı aşağıdaki gibidir.

  1. Bir adımın başlangıcında başlangıç zaman artımını dtime_base olarak kullanın.
  2. Gerçek zaman artımını, adım bitiş zamanını veya bir sonraki çıktı zamanını aşmayacak şekilde belirleyin.
  3. Geçerli zamandan zaman artımı kadar ilerlenen zamanda dengeyi hesaplayın.
  4. Hesaplama yakınsarsa zamanı ilerletin ve yakınsama durumuna göre bir sonraki dtime_base değerini artırın veya azaltın.
  5. Hesaplama yakınsamazsa durumu geri yükleyin, cutback azaltma oranını kullanarak dtime_base değerini küçültün ve yeniden hesaplayın.
  6. Geçerli zaman adım bitiş zamanına ulaştığında o adımı tamamlayın.

Artımın artırılıp azaltılmayacağı önceki alt adımın iterasyon durumuna göre belirlenir. Bu karar için kullanılan üç temsilî büyüklük aşağıdadır.

Büyüklük Anlamı
N_max Newton yöntemi iterasyonlarının en büyük sayısı
N_sum Newton yöntemi iterasyonlarının toplam sayısı; temas iterasyonu yoksa N_max değerine eşittir
N_cont Temas iterasyonu sayısı

N_max, N_sum veya N_cont değerlerinden herhangi birinin azaltma tarafı eşiğini aştığı durum belirtilen sayıda art arda devam ederse zaman artımı küçültülür. Tersine, üç değerin de artırma tarafı eşiklerinin içinde kaldığı durum belirtilen sayıda art arda devam ederse zaman artımı büyütülür. Büyütme sırasında artım, üst sınırı aşmayacak şekilde ayarlanır.

Otomatik artımlar/cutback kullanıldığında analiz aşağıdaki durumlarda başarısız olarak sonlanır.

  • Adım bitiş zamanına ulaşılmadan önce alt adım sayısının üst sınırına ulaşılır.
  • Temel zaman-artımı değeri zaman artımının alt sınırının altına düşer.
  • Art arda cutback sayısının üst sınırına ulaşılır.

Aşağıdaki örnek otomatik artımları etkinleştirir ve başlangıç zaman artımını 0.01, adım zaman aralığını 2.5, zaman artımı alt sınırını 1E-5, üst sınırını 0.3 ve en fazla alt adım sayısını 200 olarak ayarlar. Otomatik-artım parametre kümesi AP1 ile toplam zamanlar 1.5, 2.7 ve 3.9'u içeren çıktı-zamanı listesi TP1 adıma atanır.

!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

Her parametrenin giriş biçimi ve varsayılan değeri için !STEP, !AUTOINC_PARAM ve !TIME_POINTS bölümlerine bakın.

Dinamik Analiz için Adım Kontrolü

Dinamik analizde doğrudan zaman integrasyonu için çözüm yöntemini ve zaman-integrasyonu parametrelerini !DYNAMIC ile; analiz adımlarını, sınır-koşulu ve yük gruplarını ve artım yöntemini !STEP ile belirtin. !STEP atlanırsa analiz, tüm sınır koşulları ve yüklerin etkin olduğu tek adımlı analiz olarak ele alınır.

Sabit artımlarda, her adım için zaman artımını ve adım zaman aralığını kontrol etmek üzere !STEP ikinci satırında DTIME, ETIME belirtin. Birden fazla !STEP girdisi tanımlamak, etkin sınır-koşulu ve yük gruplarının adım bazında değiştirilmesine olanak verir. !DYNAMIC içinde t_delta ve n_step, !STEP atlanan eski tek-adımlı girişler ve geriye dönük uyumluluk için varsayılan değerler olarak ele alınır. Yeni girişlerde sabit artımlar kullanılırken bile zaman koşullarının !STEP ile açıkça belirtilmesi önerilir.

Otomatik artımlar kullanılırken !STEP, INC_TYPE=AUTO belirtin ve !STEP veri satırında başlangıç zaman artımı, adım zaman aralığı, zaman artımı alt sınırı ve zaman artımı üst sınırını verin. Doğrusal olmayan örtük yöntemde zaman artımı Newton iterasyonlarının ve temas iterasyonlarının durumuna göre artırılır veya azaltılır; yakınsama başarısız olursa önceki durum geri yüklenir ve hesaplama daha küçük bir zaman artımıyla tekrarlanır.

!STEP içindeki TYPE (STATIC/VISCO), adım için malzemenin zamana bağımlılık anahtarıdır ve yalnızca statik analizde geçerlidir. Dinamik analizde başvurulmaz; burada zaman artımı her zaman gerçek zaman olarak ele alınır. Bu nedenle dinamik analizde !STEP içindeki TYPE değerini belirtmenin etkisi yoktur.

Zaman-integrasyonu yöntemi ve Newmark-β yöntemine ait katsayılar gibi katsayılar !DYNAMIC ile belirtilir. Giriş biçimi için !DYNAMIC ve !STEP bölümlerine bakın.

Isı İletim Analizi için Adım Kontrolü

Isı iletim analizinin zaman adımı !HEAT ile belirtilir. !HEAT, zaman adımı, bitiş zamanı, en küçük zaman adımı, en büyük sıcaklık değişimi, iterasyon sayısı ve yakınsama ölçütünü içeren bir değerler kümesini belirtir.

Isı iletim analizindeki zaman kontrolü, yapısal statik analiz için kullanılan !STEP, INC_TYPE=AUTO mekanizmasından ayrı bir mekanizmayla çalışır. Bu nedenle ısı iletim analizinde zaman adımı ayarlanırken !STEP kullanmayın; bunun yerine !HEAT belirtimini kullanın. Giriş biçimi için !HEAT bölümüne bakın.

Çıktı Zamanlarının Belirtilmesi

Otomatik artımlar kullanıldığında zaman artımı yakınsamaya göre değiştiğinden, sonuçların çıktılanacağı zamanlar önceden bilinmeyebilir. !TIME_POINTS, zaman artımını; belirtilen zamanlarda dengenin mutlaka hesaplanmasını ve sonuçların çıktılanabilmesini sağlayacak şekilde ayarlamak için kullanılan bir zaman listesidir.

Zaman listesi, analiz başlangıcından itibaren toplam zaman olarak veya adım başlangıcından itibaren adım zamanı olarak belirtilebilir. Birden fazla adımda ortak zamanları belirtmek için toplam zamanı, her adımda aynı göreli çıktı konumlarını belirtmek için adım zamanını kullanın.

Her adım için kullanılacak zaman listesine !STEP içinden başvurulur. Otomatik artımlarla birlikte kullanıldığında zaman artımı, bir sonraki çıktı zamanını veya adım bitiş zamanını aşmayacak şekilde kısaltılır. Giriş biçimi için !TIME_POINTS bölümüne bakın.

İlgili Konular