Bỏ qua

Điều kiện biên và tải

Trong FrontISTR, điều kiện biên và tải cho phân tích kết cấu, dẫn nhiệt và động lực học được định nghĩa bằng các từ khóa. Trong phân tích kết cấu tĩnh, các điều kiện biên và tải đã định nghĩa được nhóm theo ID nhóm và được kích hoạt theo từng bước thông qua !STEP bằng dòng BOUNDARY hoặc LOAD. Trong phân tích động lực học, !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION và !SPRING đối với phương pháp ẩn cũng có thể được kích hoạt theo nhóm từ !STEP. Các điều kiện biến thiên theo thời gian được nhân tỷ lệ bằng !AMPLITUDE, còn các quan hệ tuyến tính giữa nhiều bậc tự do được định nghĩa bằng !EQUATION.

Tổng quan chức năng

Điều kiện biên và tải có thể được phân loại theo loại phân tích như sau.

Loại phân tích Từ khóa chính Mục đích
Phân tích kết cấu !BOUNDARY Áp dụng ràng buộc cố định, chuyển vị quy định và chuyển động quay quy định quanh tâm quay.
Phân tích kết cấu !CLOAD Áp dụng lực nút tập trung, mô men lên các bậc tự do quay và mô men xoắn quanh tâm quay.
Phân tích kết cấu !DLOAD Áp dụng áp suất bề mặt, tải bề mặt, lực khối, trọng lực và lực ly tâm.
Phân tích kết cấu !SPRING Áp dụng gối lò xo cho các bậc tự do nút.
Phân tích kết cấu !TEMPERATURE Chỉ định trực tiếp nhiệt độ nút dùng trong phân tích ứng suất nhiệt hoặc đọc chúng từ tệp kết quả.
Phân tích động lực học !VELOCITY, !ACCELERATION Áp dụng vận tốc hoặc gia tốc ban đầu, hoặc vận tốc hay gia tốc quy định biến thiên theo thời gian.
Phân tích dẫn nhiệt !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Áp dụng nhiệt độ cố định, thông lượng nhiệt, đối lưu và bức xạ.
Chung !AMPLITUDE Chỉ định hệ số tỷ lệ biến thiên theo thời gian cho điều kiện biên và tải dưới dạng bảng.
Định nghĩa lưới !EQUATION Định nghĩa các phương trình ràng buộc đa điểm.

Trong phân tích kết cấu, các số bậc tự do 1, 2 và 3 thường được coi là bậc tự do tịnh tiến, còn 4, 5 và 6 là bậc tự do quay. Bậc tự do quay có ý nghĩa trong các mô hình có sáu bậc tự do, chẳng hạn phần tử vỏ và dầm. Với mô hình chỉ gồm phần tử khối hai hoặc ba chiều, chỉ chỉ định ràng buộc và tải trong phạm vi bậc tự do mà các nút đích thực sự có.

Ràng buộc chuyển vị trong phân tích kết cấu

Ràng buộc chuyển vị được chỉ định bằng !BOUNDARY. Một khoảng bậc tự do và một giá trị được gán cho một nút hoặc nhóm nút. Giá trị 0 định nghĩa ràng buộc cố định, còn giá trị khác 0 định nghĩa chuyển vị quy định hoặc góc quay quy định.

Trong phân tích kết cấu, !BOUNDARY chấp nhận khoảng bậc tự do từ 1 đến 6. 1 đến 3 tương ứng với chuyển vị tịnh tiến, còn 4 đến 6 tương ứng với ràng buộc quay tại các nút có bậc tự do quay. Vì có thể chỉ định đồng thời một khoảng bậc tự do, ví dụ có thể ràng buộc tịnh tiến bằng cách cố định đồng thời 1 đến 3.

Khi tham số AMP được chỉ định, giá trị quy định biến thiên theo thời gian theo một hàm biên độ. Với chỉ định thông thường, chuyển vị quy định được áp theo gia số dựa trên hệ số tải trong bước hoặc sự thay đổi của hàm biên độ. Khi chỉ định TOTAL=YES, giá trị được chỉ định được coi là chuyển vị tổng mục tiêu.

Khi chỉ định ROT_CENTER, có thể áp ràng buộc quay đối với một nhóm nút tâm. Với chỉ định này, chuyển vị tịnh tiến của nhóm nút đích được tính từ lượng quay và được áp như ràng buộc. Tổ hợp ROT_CENTER và TOTAL=YES không được hỗ trợ, vì vậy ràng buộc quay quanh tâm quay được dùng dưới dạng chỉ định gia tăng.

Tải tập trung trong phân tích kết cấu

Tải nút tập trung được chỉ định bằng !CLOAD. Khi cho nút hoặc nhóm nút, số bậc tự do và giá trị tải, tải được đưa vào vế phải tương ứng với bậc tự do đó.

Các giá trị chỉ định cho bậc tự do tịnh tiến 1 đến 3 được xử lý như lực nút theo các phương tọa độ. Trong mô hình có bậc tự do quay, các giá trị chỉ định cho 4 đến 6 có thể áp mô men lên các bậc tự do quay. Khi tham số AMP được chỉ định, tải tập trung được nhân với giá trị của hàm biên độ.

Khi chỉ định ROT_CENTER, tải được áp dưới dạng mô men xoắn quanh nhóm nút tâm. Trong trường hợp này, vectơ mô men xoắn được chỉ định được phân bố thành các lực nút dựa trên vectơ vị trí từ tâm đến các nút đích. Vì không thể phân bố mô men xoắn khi tâm và một nút đích trùng vị trí, cần kiểm tra quan hệ hình học giữa tâm quay và các điểm đặt tải.

Cần đặc biệt chú ý khi !CLOAD được chỉ định cho một nhóm nút trong mô hình đồng thời dùng !MESH với REFINE (tinh chỉnh lưới, Refiner). Quá trình tinh chỉnh tạo các nút giữa cạnh mới trên các cạnh thuộc nhóm nút ban đầu, và các nút giữa cạnh này cũng được thêm vào cùng nhóm nút. Vì !CLOAD gán cùng một giá trị tải tập trung cho mọi nút trong nhóm, cùng tải tập trung cũng được áp lên các nút giữa cạnh được thêm vào, làm tổng tải khác với ý định trước khi tinh chỉnh. Khi chỉ định tải tập trung theo nhóm nút, hãy tính đến sự gia tăng số điểm đặt tải do tinh chỉnh, hoặc tốt hơn là chỉ định trực tiếp từng nút.

Tải phân bố và lực khối trong phân tích kết cấu

Tải phân bố và lực khối được chỉ định bằng !DLOAD. !DLOAD chỉ định loại tải và các tham số cho một nhóm phần tử hoặc nhóm bề mặt. Sự biến thiên theo thời gian được chỉ định bằng tham số AMP.

Các loại tải chính như sau.

Loại tải Mô tả
P0, PP, P1–P6 Áp suất tác dụng lên một mặt phần tử. Quan hệ giữa số mặt và mặt phần tử phụ thuộc vào loại phần tử.
PX, PY, PZ Chỉ định áp suất với phương tọa độ tường minh. Nó được chuyển thành vectơ phương trong quá trình xử lý đầu vào.
S... Áp dụng tải bề mặt cho một nhóm bề mặt. Số mặt được lấy từ định nghĩa nhóm bề mặt.
BX, BY, BZ Áp dụng lực khối theo một phương tọa độ.
GRAV Chỉ định vectơ gia tốc trọng trường. Nó được kết hợp với khối lượng riêng vật liệu và đưa vào dưới dạng lực khối.
CENT Áp dụng lực ly tâm dựa trên trục quay và vận tốc góc.

Khi chỉ định FOLLOW=YES, áp suất bề mặt đi theo hướng của bề mặt đã biến dạng. Chỉ định này có ý nghĩa trong phân tích kết cấu có xét biến dạng hữu hạn. Trong các phân tích mà hình học phi tuyến bị tắt, áp suất bám theo biến dạng cũng bị vô hiệu hóa trong cài đặt.

Tương tự P1 đến P6 và S1 đến S6 ở phía phân tích nhiệt, ý nghĩa của số mặt khác nhau tùy loại phần tử. Xem tham chiếu từ khóa để biết quan hệ cụ thể của số mặt và thứ tự các trường dữ liệu.

Gối lò xo trong phân tích kết cấu

Gối lò xo được chỉ định bằng !SPRING. Khi cho nút hoặc nhóm nút, số bậc tự do và độ cứng lò xo, độ cứng lò xo được cộng vào phần tử đường chéo của độ cứng ứng với bậc tự do đích, và phản lực lò xo tỷ lệ với chuyển vị hiện tại được đưa vào vế phải.

Khi chỉ định cho bậc tự do 1 đến 3, gối được xử lý như lò xo tịnh tiến. Trong mô hình có bậc tự do quay, chỉ định 4 đến 6 cho phép dùng lò xo quay. Hãy kiểm tra cấu hình bậc tự do để không gán lò xo cho những bậc tự do không tồn tại trong mô hình đích.

Trong cài đặt hiện tại, độ cứng lò xo của !SPRING không biến thiên theo thời gian bằng một hàm biên độ riêng. Trong một bước, nó được lắp ráp theo hệ số bước. Để bật hoặc tắt gối lò xo, dùng ID nhóm và !STEP với chỉ định LOAD để điều khiển theo từng bước.

Tải nhiệt độ trong phân tích kết cấu

Dùng !TEMPERATURE để áp tải do biến dạng nhiệt trong phân tích kết cấu. Khi nhiệt độ được chỉ định cho từng nút hoặc nhóm nút, các lực nút tương đương cho phân tích ứng suất nhiệt được lắp ráp dựa trên chênh lệch so với nhiệt độ tham chiếu hoặc nhiệt độ trước đó. Hệ số giãn nở nhiệt được chỉ định trong định nghĩa vật liệu. Nhiệt độ tham chiếu được chỉ định bằng !REFTEMP.

Nhiệt độ có thể được chỉ định trực tiếp trong tệp điều khiển hoặc được đọc từ tệp kết quả tạo bởi phân tích dẫn nhiệt hay một phân tích khác. Khi chỉ định READRESULT, nhiệt độ nút trên các dòng dữ liệu không được đọc; thay vào đó, dữ liệu kết quả được chỉ định bởi SSTEP, INTERVAL, READTYPE và các tham số liên quan sẽ được đọc. Khi dùng tệp kết quả, thời điểm hoặc số bước đã lưu phải tương ứng với chỉ định ở phía phân tích kết cấu.

Vì !TEMPERATURE không có tham số AMP, nó không chịu việc nhân tỷ lệ bởi hàm biên độ. Để thay đổi lịch sử nhiệt độ, hãy điều khiển chính dữ liệu nhiệt độ, kết quả phân tích nhiệt được đọc hoặc cách chia bước.

Điều kiện ban đầu và giá trị quy định trong phân tích động lực học (vận tốc và gia tốc)

Trong phân tích động lực học, !VELOCITY và !ACCELERATION có thể chỉ định điều kiện ban đầu hoặc giá trị quy định cho vận tốc hay gia tốc. Cả hai đều chỉ định một nút hoặc nhóm nút, một khoảng bậc tự do và một giá trị. Khoảng bậc tự do là 1 đến 6; trong mô hình có bậc tự do quay, 4 đến 6 tương ứng với vận tốc góc hoặc gia tốc góc.

TYPE=INITIAL chỉ định vận tốc ban đầu hoặc gia tốc ban đầu tại thời điểm bắt đầu phân tích. Khi cho vận tốc ban đầu, gia tốc ban đầu được tính để phù hợp với phương trình chuyển động. Khi cho gia tốc ban đầu, có một đường xử lý trong đó vận tốc ban đầu được tính.

TYPE=TRANSIT chỉ định vận tốc quy định hoặc gia tốc quy định biến thiên theo thời gian. Nếu bỏ qua TYPE, nó được xử lý là TRANSIT. Khi chỉ định AMP, hàm biên độ được nội suy tại thời điểm phân tích động lực học và nhân vào giá trị quy định.

Ràng buộc đa điểm

Sử dụng chức năng ràng buộc đa điểm khi cần áp một quan hệ tuyến tính giữa nhiều bậc tự do nút. Từ khóa tương ứng là !EQUATION, có thể biểu diễn các quan hệ như liên kết cứng, biên tuần hoàn và quan hệ chuyển vị giữa các nút mà khó biểu diễn bằng ràng buộc cố định trên một nút và một bậc tự do.

Về cách sử dụng ràng buộc đa điểm, cách chúng được bộ giải tuyến tính xử lý và quan hệ với các chức năng ghép bậc tự do khác như tiếp xúc TIED, xem Ràng buộc đa điểm.

Điều kiện biên trong phân tích dẫn nhiệt

Trong phân tích dẫn nhiệt, nhiệt độ cố định, thông lượng nhiệt, đối lưu và bức xạ được áp dụng như các điều kiện biên. Khác với !STEP dùng cho phân tích kết cấu, điều khiển thời gian cho phân tích nhiệt được chỉ định bằng !HEAT.

Từ khóa Đối tượng Mô tả Chỉ định biên độ
!FIXTEMP Nút hoặc nhóm nút Cố định nhiệt độ. AMP
!CFLUX Nút hoặc nhóm nút Áp dụng thông lượng nhiệt nút tập trung. AMP
!DFLUX Phần tử hoặc nhóm phần tử Áp dụng thông lượng nhiệt phân bố lên thể tích phần tử hoặc mặt phần tử. AMP
!SFLUX Nhóm bề mặt Áp dụng thông lượng nhiệt lên một nhóm bề mặt. AMP
!FILM Phần tử hoặc nhóm phần tử Áp dụng biên đối lưu lên một mặt phần tử. AMP1, AMP2
!SFILM Nhóm bề mặt Áp dụng biên đối lưu lên một nhóm bề mặt. AMP1, AMP2
!RADIATE Phần tử hoặc nhóm phần tử Áp dụng biên bức xạ lên một mặt phần tử. AMP1, AMP2
!SRADIATE Nhóm bề mặt Áp dụng biên bức xạ lên một nhóm bề mặt. AMP1, AMP2

Đối với !DFLUX, BF biểu thị nguồn phát nhiệt thể tích, còn S0 đến S6 biểu thị thông lượng nhiệt trên các mặt phần tử. Đối với !FILM, các mặt phần tử được chỉ định bằng F0 đến F6; đối với !RADIATE, bằng R0 đến R6. Vì quan hệ giữa số mặt và mặt phần tử thực tế phụ thuộc vào loại phần tử, hãy xem tham chiếu của từng từ khóa để biết chi tiết.

Biên đối lưu chỉ định hệ số đối lưu và nhiệt độ bên ngoài. Biên bức xạ chỉ định hệ số tương đương độ phát xạ và nhiệt độ môi trường. AMP1 tương ứng với phía hệ số, còn AMP2 tương ứng với phía nhiệt độ bên ngoài hoặc môi trường, cho phép mỗi phía biến thiên độc lập theo thời gian.

Hàm biên độ

Hàm biên độ định nghĩa sự biến thiên theo thời gian của điều kiện biên hoặc tải bằng một bảng thời gian và giá trị. Trong đầu vào, một bảng thời gian có tên được định nghĩa bằng !AMPLITUDE và được tham chiếu bởi tham số AMP, AMP1 hoặc AMP2 của từ khóa đích.

Các từ khóa áp dụng chính như sau.

!AMPLITUDE được đọc dưới dạng bảng (DEFINITION=TABULAR), và loại thời gian được xử lý là thời gian bước (TIME=STEP). Giá trị có thể được định nghĩa là tương đối hoặc tuyệt đối, nhưng đối với từng từ khóa chúng thường được dùng như hệ số nhân với giá trị cơ sở.

!TEMPERATURE không chịu tác động của hàm biên độ. Ngoài ra, vì !SPRING không được lắp ráp với sự biến thiên độc lập theo thời gian của độ cứng lò xo, việc bật/tắt gối lò xo được thực hiện bằng điều khiển bước.

Xem thêm

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status