Bỏ qua

Điều khiển bước

Phân tích kết cấu FrontISTR tiến hành bằng cách chuyển đổi điều kiện biên, tải, tiếp xúc và trạng thái kích hoạt phần tử theo từng bước. Trang này giải thích khoảng thời gian, các bước con, tiêu chí hội tụ và cách lựa chọn giữa gia số cố định và gia số tự động/cutback cho từng bước.

Thuật ngữ về thời gian phân tích

Trang này phân biệt thời gian phân tích bằng các thuật ngữ sau.

  • Thời gian hiện tại: Tổng thời gian đã trôi qua kể từ khi bắt đầu phân tích.
  • Thời gian bước: Thời gian đã trôi qua kể từ khi bắt đầu bước hiện tại.
  • Khoảng thời gian: Thời gian phân tích được tiến thêm trong một bước.
  • Thời gian tương đối: Thời gian bước chia cho khoảng thời gian. Giá trị bằng 0 ở đầu bước và bằng 1 ở cuối bước.
  • Gia số thời gian: Gia số từ thời gian hiện tại đến thời điểm tiếp theo mà tại đó cân bằng được giải.

Định nghĩa các thuật ngữ liên quan đến thời gian phân tích

Hình 4.7.1 Định nghĩa các thuật ngữ liên quan đến thời gian phân tích

Tổng quan chức năng

Điều khiển bước được tổ chức theo các khía cạnh sau.

Khía cạnh Vai trò Chỉ định chính
Phương pháp gia số Xác định một bước tiến theo gia số cố định hay gia số thời gian được điều chỉnh theo trạng thái hội tụ !STEP
Loại bước Xác định bước là phân tích tĩnh hay phân tích nhớt bao gồm tính nhớt đàn hồi hoặc creep (thiết lập riêng với loại phân tích trong !SOLUTION; chỉ có hiệu lực với phân tích tĩnh và không được tham chiếu trong phân tích động) !STEP
Điều kiện kích hoạt Chọn các nhóm điều kiện biên, tải, tiếp xúc và kích hoạt phần tử cho từng bước Các dòng dữ liệu của !STEP
Tiêu chí hội tụ Điều chỉnh các tiêu chí như phần dư, bội số Lagrange và gia số chuyển vị cho từng bước !STEP
Thời điểm xuất Chỉ định các thời điểm bắt buộc phải tính toán và xuất kết quả khi sử dụng gia số tự động !TIME_POINTS và !STEP

Đối với phân tích tĩnh, có thể chọn gia số cố định hoặc gia số tự động/cutback. Trong phân tích động, cũng có thể chuyển đổi điều kiện bằng nhiều mục !STEP, và nên chỉ định cả gia số thời gian cố định lẫn khoảng thời gian bước bằng !STEP. Trong !DYNAMIC, n_step và t_delta được xem là giá trị mặc định khi bỏ qua !STEP hoặc để tương thích ngược. Gia số tự động/cutback có thể được sử dụng với phương pháp ẩn phi tuyến. Điều khiển thời gian cho phân tích dẫn nhiệt không được xử lý bằng !STEP mà bằng chỉ định bước thời gian trong !HEAT.

Các điều kiện được kích hoạt trong một bước được chỉ định bằng ID nhóm. Vì điều kiện biên, tải, tiếp xúc và kích hoạt phần tử có thể được chuyển đổi theo bước, có thể biểu diễn trong một tệp điều khiển phân tích duy nhất các trường hợp tải theo giai đoạn, chuyển đổi điều kiện tiếp xúc và các phân tích có trình tự thi công. Về lựa chọn chế độ kích hoạt/vô hiệu hóa phần tử, xem Kích hoạt/Vô hiệu hóa phần tử.

Lựa chọn điều khiển bước

Chọn phương pháp gia số dựa trên mức độ phi tuyến của phân tích và các thời điểm xuất kết quả cần thiết.

  • Với phân tích tuyến tính hoặc phân tích hoàn thành trong một bước, thường không cần điều chỉnh chi tiết điều khiển gia số.
  • Với phân tích tĩnh phi tuyến mà tải và đáp ứng biến đổi trơn, gia số cố định thường là đủ. Nếu khó hội tụ, hãy giảm gia số thời gian.
  • Với phân tích có sự bắt đầu hoặc giải phóng tiếp xúc, quá trình chảy dẻo, biến dạng lớn hoặc thay đổi đột ngột về phi tuyến vật liệu, trước tiên nên xem xét gia số tự động/cutback. Có thể tăng gia số ở vùng dễ hội tụ và giảm ở vùng khó hội tụ.
  • Nếu cần kết quả tại các thời điểm cụ thể khi sử dụng gia số tự động, hãy dùng kèm danh sách thời điểm xuất.

Điều chỉnh tiêu chí hội tụ để cân bằng giữa độ ổn định phân tích và thời gian tính toán. Siết chặt tiêu chí hội tụ làm tăng độ chính xác cân bằng nhưng cũng tăng số lần lặp. Trong các phân tích có tiếp xúc hoặc bội số Lagrange, không chỉ tiêu chí phần dư thông thường mà cả số lần lặp tiếp xúc và tiêu chí bội số Lagrange cũng ảnh hưởng đến cách tính toán tiến triển.

Điều khiển bước cho phân tích tĩnh

Phân tích tĩnh gồm một hoặc nhiều bước phân tích. Vòng lặp qua các bước được gọi là vòng lặp bước, và vòng lặp giải một bước bằng cách chia nó thành các gia số thời gian được gọi là vòng lặp bước con. Tại mỗi bước con, cân bằng được tính bằng hệ số tải, điều kiện biên, trạng thái tiếp xúc và các điều kiện khác tại thời điểm đã chỉ định.

Với gia số cố định, gia số thời gian trong bước tiến theo giá trị đã chỉ định. Nếu không hội tụ, phân tích kết thúc tại thời điểm đó.

Với gia số tự động/cutback, giá trị gia số thời gian cơ sở tiếp theo dtime_base được cập nhật từ trạng thái hội tụ của bước con trước. Nếu không hội tụ, trạng thái đã lưu trước đó được khôi phục và cùng khoảng thời gian được tính lại bằng gia số thời gian nhỏ hơn.

Luồng điều khiển gia số

Hình 4.7.2 Luồng điều khiển gia số

Luồng gia số tự động/cutback như sau.

  1. Ở đầu bước, sử dụng gia số thời gian ban đầu làm dtime_base.
  2. Xác định gia số thời gian thực tế sao cho không vượt quá thời điểm kết thúc bước hoặc thời điểm xuất tiếp theo.
  3. Tính cân bằng tại thời điểm tiến từ thời gian hiện tại thêm một gia số thời gian.
  4. Nếu tính toán hội tụ, tiến thời gian và tăng hoặc giảm dtime_base tiếp theo theo trạng thái hội tụ.
  5. Nếu tính toán không hội tụ, khôi phục trạng thái, giảm dtime_base theo tỷ lệ giảm cutback và tính lại.
  6. Khi thời gian hiện tại đạt thời điểm kết thúc bước, kết thúc bước đó.

Việc tăng hay giảm gia số được xác định từ trạng thái lặp của bước con trước. Ba đại lượng tiêu biểu dùng cho quyết định này như sau.

Đại lượng Ý nghĩa
N_max Số lần lặp phương pháp Newton lớn nhất
N_sum Tổng số lần lặp phương pháp Newton; bằng N_max khi không có lặp tiếp xúc
N_cont Số lần lặp tiếp xúc

Nếu trạng thái mà bất kỳ giá trị nào trong N_max, N_sum hoặc N_cont vượt ngưỡng phía giảm kéo dài đủ số lần đã chỉ định, gia số thời gian được giảm. Ngược lại, nếu trạng thái mà cả ba đều nằm trong ngưỡng phía tăng kéo dài đủ số lần đã chỉ định, gia số thời gian được tăng. Khi tăng, gia số được điều chỉnh để không vượt quá giới hạn trên.

Với gia số tự động/cutback, phân tích kết thúc ở trạng thái thất bại trong các trường hợp sau.

  • Đạt giới hạn trên về số bước con trước khi đến thời điểm kết thúc bước.
  • Giá trị gia số thời gian cơ sở giảm xuống dưới giới hạn dưới của gia số thời gian.
  • Đạt giới hạn trên về số lần cutback liên tiếp.

Ví dụ sau bật gia số tự động và đặt gia số thời gian ban đầu là 0.01, khoảng thời gian bước là 2.5, giới hạn dưới của gia số thời gian là 1E-5, giới hạn trên là 0.3 và tối đa 200 bước con. Bộ tham số gia số tự động AP1 và danh sách thời điểm xuất TP1, chứa các tổng thời gian 1.5, 2.7 và 3.9, được gán cho bước.

!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

Về định dạng đầu vào và giá trị mặc định của từng tham số, xem !STEP, !AUTOINC_PARAM và !TIME_POINTS.

Điều khiển bước cho phân tích động

Đối với tích phân thời gian trực tiếp trong phân tích động, chỉ định phương pháp giải và các tham số tích phân thời gian bằng !DYNAMIC, đồng thời chỉ định các bước phân tích, các nhóm điều kiện biên và tải, cùng phương pháp gia số bằng !STEP. Nếu bỏ qua !STEP, phân tích được xem là phân tích một bước trong đó tất cả điều kiện biên và tải đều hoạt động.

Với gia số cố định, trên dòng thứ hai của !STEP chỉ định DTIME, ETIME để điều khiển gia số thời gian và khoảng thời gian bước cho từng bước. Định nghĩa nhiều mục !STEP cho phép chuyển đổi các nhóm điều kiện biên và tải đang hoạt động theo bước. Trong !DYNAMIC, t_delta và n_step được xem là giá trị mặc định cho đầu vào một bước kiểu cũ khi !STEP bị bỏ qua và để tương thích ngược. Với đầu vào mới, nên chỉ định rõ điều kiện thời gian bằng !STEP ngay cả khi sử dụng gia số cố định.

Khi sử dụng gia số tự động, chỉ định !STEP, INC_TYPE=AUTO và cung cấp gia số thời gian ban đầu, khoảng thời gian bước, giới hạn dưới của gia số thời gian và giới hạn trên của gia số thời gian trên dòng dữ liệu !STEP. Với phương pháp ẩn phi tuyến, gia số thời gian được tăng hoặc giảm theo trạng thái lặp Newton và lặp tiếp xúc; nếu không hội tụ, trạng thái trước đó được khôi phục và tính toán được lặp lại với gia số thời gian nhỏ hơn.

Trong !STEP, TYPE (STATIC/VISCO) là công tắc phụ thuộc thời gian của vật liệu cho bước và chỉ có hiệu lực trong phân tích tĩnh. Nó không được tham chiếu trong phân tích động, nơi gia số thời gian luôn được xem là thời gian thực; do đó việc chỉ định TYPE của !STEP trong phân tích động không có tác dụng.

Phương pháp tích phân thời gian và các hệ số như của phương pháp Newmark-β được chỉ định bằng !DYNAMIC. Về định dạng đầu vào, xem !DYNAMIC và !STEP.

Điều khiển bước cho phân tích dẫn nhiệt

Bước thời gian cho phân tích dẫn nhiệt được chỉ định bằng !HEAT. !HEAT chỉ định một tập giá trị gồm bước thời gian, thời gian kết thúc, bước thời gian tối thiểu, độ thay đổi nhiệt độ tối đa, số lần lặp và tiêu chí hội tụ.

Điều khiển thời gian cho phân tích dẫn nhiệt vận hành bằng cơ chế tách biệt với !STEP, INC_TYPE=AUTO của phân tích tĩnh kết cấu. Vì vậy, khi điều chỉnh bước thời gian trong phân tích dẫn nhiệt, không dùng !STEP; thay vào đó dùng chỉ định !HEAT. Về định dạng đầu vào, xem !HEAT.

Chỉ định thời điểm xuất

Vì gia số thời gian thay đổi theo trạng thái hội tụ khi sử dụng gia số tự động, các thời điểm xuất kết quả có thể không biết trước. !TIME_POINTS là danh sách thời điểm dùng để điều chỉnh gia số thời gian sao cho cân bằng luôn được tính và có thể xuất kết quả tại các thời điểm đã chỉ định.

Danh sách thời gian có thể được chỉ định dưới dạng tổng thời gian kể từ khi bắt đầu phân tích hoặc thời gian bước kể từ khi bắt đầu bước. Dùng tổng thời gian khi chỉ định các thời điểm chung cho nhiều bước, và dùng thời gian bước khi chỉ định cùng vị trí xuất tương đối cho từng bước.

Đối với mỗi bước, danh sách thời gian cần dùng được tham chiếu từ !STEP. Khi dùng cùng gia số tự động, gia số thời gian được rút ngắn để không vượt qua thời điểm xuất tiếp theo hoặc thời điểm kết thúc bước. Về định dạng đầu vào, xem !TIME_POINTS.

Chủ đề liên quan

AI-assisted translation May contain errors Official docs Status