跳轉至

元素的啟用與停用

元素的啟用與停用是面向結構靜力分析的功能,可依元素群組表示施工順序、損傷演進及分階段的結構變化。本頁說明固定模式、時間表模式、應力/應變閾值模式之間的差異與選擇方式。

功能概觀

元素的啟用與停用透過 !ELEMENT_ACTIVATION 以元素群組為單位定義,並在步驟側啟用對應群組。在結構靜力分析中,屬於未在步驟中啟用之元素啟用設定的元素,會被視為啟用狀態。關於使用 !STEP 資料行(ELEMACT, id)指定啟用群組的語法,請參閱 !STEP。關於步驟控制的整體概念,請參閱步驟控制

在結構靜力分析中被停用的元素,不會作為一般元素產生貢獻,並具有用於數值穩定化的虛擬剛性係數。係數值的語法與預設值請參閱 !ELEMENT_ACTIVATION

模式 狀態的決定方式 適用用途
固定模式 直接指定元素群組為啟用或停用 施工順序、構件的分階段新增/移除
時間表模式 !AMPLITUDE 定義之時間表的值切換啟用/停用 焊接等依既知時間歷程使元素出現/消失的分析
應力/應變閾值模式 應力或應變的判定值超出指定範圍時停用 損傷演進、伴隨破斷/移除的近似模型

固定模式會在步驟中啟用時,直接套用所指定的狀態。時間表模式與應力/應變閾值模式則會在每個子步驟更新元素狀態。

由於每個步驟可以啟用不同的元素群組,因此可用固定模式表示初始施工順序,並在其他步驟啟用應力/應變閾值模式。不過,若同一元素包含於多個元素啟用設定中,其狀態可能被後續設定覆寫,因此原則上不應讓目標元素群組重疊。

固定模式

在固定模式中,直接將目標元素群組指定為啟用或停用。其狀態不會在步驟內依應力、應變或時間自動變化。

若要表示施工順序,先準備一個使尚未施工之構件停用的控制群組,並在施工前的步驟中於 ELEMACT 指定該群組。自加入構件的步驟起,將對應的停用群組自 ELEMACT 移除,即可使目標元素被視為啟用狀態。

固定模式最為單純,分析者可完全控制元素狀態。另一方面,由於不會依載荷歷程或損傷判定自動切換,因此適合狀態變化時刻已知的問題。

時間表模式

在時間表模式中,依 !AMPLITUDE 定義之時間表的值切換元素狀態。表格值大於 0.5 時視為啟用,0.5 以下時視為停用。

此模式適合元素狀態的時間歷程事先已知的問題。例如,可表示焊接分析中隨熱源移動依序加入焊接金屬元素等,元素依既知時間歷程出現/消失的情況。也可用表格表示例如時間 0 到 1 期間停用、時間 1 之後啟用,或在分析途中暫時停用等控制。

關於時間表的定義方式,以及在其他邊界條件/載荷中的使用方式,請參閱邊界條件與載荷頁面的時間表章節。!AMPLITUDE 的輸入語法請參閱 !AMPLITUDE

應力/應變閾值模式

在應力/應變閾值模式中,選擇應力或應變作為判定量,並停用其 Mises 等效值超出指定範圍的元素。判定範圍由下限值與上限值指定,位於範圍內的元素保持啟用。

此模式用於以簡化方式表示材料損傷或破斷。判定會在每個子步驟進行,超出閾值範圍的元素會由啟用轉為停用。在相同的應力/應變閾值模式持續啟用期間,一旦停用的元素不會重新啟用,因此不適合表示可逆的開閉或恢復。若要在後續步驟中也以不可逆方式處理損傷,請在後續步驟中持續啟用相同的元素啟用設定。

以應力為基準時,判定值由應力狀態計算;以應變為基準時,則由應變狀態計算。閾值的物理單位與大小應依所選判定量及材料模型設定。輸入語法請參閱 !ELEMENT_ACTIVATION

分析結果的輸出

各元素的啟用與停用狀態可作為純量值輸出至結果檔案及視覺化資料。需要在後處理中判別已停用元素時使用此功能。

若要輸出,請在 !OUTPUT_RES(結果檔案)或 !OUTPUT_VIS(視覺化資料)中將變數名稱 ELEMACT 指定為 ON。此功能用於結構靜力分析,預設不會輸出,因此必須明確指定 ON

輸出值為純量,停用元素儲存 1,啟用元素儲存 0。藉此可在後處理工具中識別各步驟中實際停用的元素。

!OUTPUT_RES
  ELEMACT, ON
!OUTPUT_VIS
  ELEMACT, ON

可指定的變數名稱清單請參閱 !OUTPUT_RES!OUTPUT_VIS

相關項目

  • 步驟控制 — 各步驟的 ELEMACT 指定,以及與自動增量及 cutback 的關係。
  • !STEP — 包含 ELEMACT 在內的步驟資料行輸入語法。
  • 邊界條件與載荷 — 使用 !AMPLITUDE 進行時間表控制的概觀。
  • !ELEMENT_ACTIVATION — 元素啟用的輸入語法與參數。
  • !AMPLITUDE — 時間表的輸入語法。