Stapbeheer¶

FrontISTR se strukturele analise vorder deur randvoorwaardes, laste, kontak en elementaktivering stap vir stap te skakel. Hierdie bladsy verduidelik die tydsduur, substappe, konvergensiekriteria en hoe om vir elke stap tussen vaste inkremente en outomatiese inkremente/cutback te kies.

Terminologie vir analisetyd¶

Hierdie bladsy onderskei analisetyd met die volgende terme.

• Huidige tyd: Totale verstreke tyd vanaf die begin van die analise.
• Staptyd: Verstreke tyd vanaf die begin van die huidige stap.
• Tydsduur: Die analisetyd waarmee een stap vorder.
• Relatiewe tyd: Staptyd gedeel deur die tydsduur. Dit is 0 aan die begin van die stap en 1 aan die einde van die stap.
• Tydinkrement: Inkrement van die huidige tyd tot die volgende tyd waarop ewewig opgelos word.

Oorsig van funksies¶

Stapbeheer word volgens die volgende aspekte georganiseer.

Vir statiese analise kan vaste inkremente of outomatiese inkremente/cutback gekies word. In dinamiese analise kan voorwaardes ook met verskeie !STEP-inskrywings geskakel word, en dit word aanbeveel om beide die vaste tydinkrement en staptydsduur met !STEP te spesifiseer. In !DYNAMIC word n_step en t_delta as verstekke behandel wanneer !STEP weggelaat word of vir terugwaartse versoenbaarheid. Outomatiese inkremente/cutback kan met nie-lineêre implisiete metodes gebruik word. Tydbeheer vir warmtegeleidingsanalise word nie deur !STEP nie, maar deur die tydstapspesifikasie in !HEAT hanteer.

Voorwaardes wat in ’n stap geaktiveer word, word volgens groep-ID gespesifiseer. Omdat randvoorwaardes, laste, kontak en elementaktivering per stap geskakel kan word, kan gefaseerde belading, skakeling van kontakvoorwaardes en analises met konstruksievolgordes in een analisebeheerlêer voorgestel word. Vir die keuse van elementaktiverings-/deaktiveringsmodusse, sien Elementaktivering/-deaktivering.

Keuse van stapbeheer¶

Kies die inkrementmetode op grond van die nie-lineariteit van die analise en die vereiste uitvoertye.

• Vir lineêre analises of analises wat in een stap voltooi word, is gedetailleerde aanpassing van inkrementbeheer dikwels onnodig.
• Vir nie-lineêre statiese analises waarin laste en response glad verander, is vaste inkremente dikwels voldoende. As konvergensie moeilik is, verminder die tydinkrement.
• Vir analises wat die ontstaan of vrystelling van kontak, voortgang van vloei, groot vervorming of skielike veranderinge in materiaalnie-lineariteit behels, moet outomatiese inkremente/cutback eerste oorweeg word. Inkremente kan vergroot word in gebiede wat maklik konvergeer en verklein word in gebiede waar konvergensie moeilik is.
• As resultate op spesifieke tye vereis word terwyl outomatiese inkremente gebruik word, gebruik ’n uitvoertydlys daarmee saam.

Pas konvergensiekriteria aan om analisetabiliteit en berekeningstyd te balanseer. Strenger konvergensiekriteria verbeter ewewigsakkuraatheid maar verhoog die aantal iterasies. In analises met kontak of Lagrange-vermenigvuldigers beïnvloed nie net die gewone residukriterium nie, maar ook die aantal kontakiterasies en die Lagrange-vermenigvuldigerkriterium hoe die berekening vorder.

Stapbeheer vir statiese analise¶

Statiese analise bestaan uit een of meer analisetappe. Die iterasie oor stappe word die staplus genoem, en die iterasie wat een stap oplos deur dit in tydinkremente te verdeel, word die substaplus genoem. By elke substap word ewewig bereken met die lasfaktor, randvoorwaardes, kontaktoestand en ander voorwaardes op die gespesifiseerde tyd.

Met vaste inkremente vorder die tydinkrement binne die stap met die gespesifiseerde waarde. As konvergensie misluk, eindig die analise op daardie punt.

Met outomatiese inkremente/cutback word die volgende basistydinkrementwaarde dtime_base bygewerk vanuit die konvergensietoestand van die voorafgaande substap. As konvergensie misluk, word die voorheen gestoorde toestand herstel en dieselfde tydsgebied met ’n kleiner tydinkrement herbereken.

Die vloei van outomatiese inkremente/cutback is soos volg.

1. Aan die begin van ’n stap word die aanvanklike tydinkrement as dtime_base gebruik.
2. Bepaal die werklike tydinkrement sodat dit nie verby die stapeindtyd of die volgende uitvoertyd gaan nie.
3. Bereken ewewig op die tyd wat vanaf die huidige tyd met die tydinkrement gevorder is.
4. As die berekening konvergeer, vorder die tyd en vergroot of verklein die volgende dtime_base volgens die konvergensietoestand.
5. As die berekening nie konvergeer nie, herstel die toestand, verklein dtime_base met die verkleiningsverhouding vir cutback en herbereken.
6. Wanneer die huidige tyd die stapeindtyd bereik, voltooi daardie stap.

Of die inkrement vergroot of verklein moet word, word vanuit die iterasietoestand van die voorafgaande substap bepaal. Die drie verteenwoordigende hoeveelhede wat vir hierdie besluit gebruik word, is soos volg.

As die toestand waarin enige van N_max, N_sum of N_cont sy drempel aan die verkleiningskant oorskry vir die gespesifiseerde aantal kere voortduur, word die tydinkrement verklein. Omgekeerd, as die toestand waarin al drie binne hul drempels aan die vergrotingskant bly vir die gespesifiseerde aantal kere voortduur, word die tydinkrement vergroot. Wanneer dit vergroot word, word die inkrement aangepas sodat dit nie die boonste grens oorskry nie.

Met outomatiese inkremente/cutback eindig die analise as misluk in die volgende gevalle.

• Die boonste grens vir die aantal substappe word bereik voordat die stapeindtyd bereik word.
• Die basistydinkrementwaarde val onder die onderste grens vir die tydinkrement.
• Die boonste grens vir opeenvolgende gevalle van cutback word bereik.

Die volgende voorbeeld aktiveer outomatiese inkremente en stel ’n aanvanklike tydinkrement van 0.01, ’n staptydsduur van 2.5, ’n onderste tydinkrementgrens van 1E-5, ’n boonste tydinkrementgrens van 0.3 en ’n maksimum van 200 substappe. Outomatiese-inkrementparameterstel AP1 en uitvoertydlys TP1, wat totale tye 1.5, 2.7 en 3.9 bevat, word aan die stap toegewys.

!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

Vir die invoerformaat en verstekwaarde van elke parameter, sien !STEP, !AUTOINC_PARAM en !TIME_POINTS.

Stapbeheer vir dinamiese analise¶

Vir direkte tydintegrasie in dinamiese analise, spesifiseer die oplossingsmetode en tydintegrasieparameters met !DYNAMIC, en spesifiseer analisetappe, randvoorwaarde- en lasgroepe en die inkrementmetode met !STEP. As !STEP weggelaat word, word die analise as ’n enkelstapanalise behandel waarin alle randvoorwaardes en laste aktief is.

Met vaste inkremente, spesifiseer DTIME, ETIME op die tweede reël van !STEP om die tydinkrement en staptydsduur vir elke stap te beheer. Deur verskeie !STEP-inskrywings te definieer, kan die aktiewe randvoorwaarde- en lasgroepe per stap geskakel word. In !DYNAMIC word t_delta en n_step as verstekke behandel vir verouderde enkelstapinvoer waarin !STEP weggelaat word en vir terugwaartse versoenbaarheid. Vir nuwe invoer word aanbeveel om die tydvoorwaardes eksplisiet met !STEP te spesifiseer, selfs wanneer vaste inkremente gebruik word.

Wanneer outomatiese inkremente gebruik word, spesifiseer !STEP, INC_TYPE=AUTO en verskaf die aanvanklike tydinkrement, staptydsduur, onderste tydinkrementgrens en boonste tydinkrementgrens op die !STEP-datareël. Met ’n nie-lineêre implisiete metode word die tydinkrement vergroot of verklein volgens die toestand van Newton-iterasies en kontakiterasies; as konvergensie misluk, word die voorafgaande toestand herstel en die berekening met ’n kleiner tydinkrement herhaal.

In !STEP is TYPE (STATIC/VISCO) die skakelaar vir materiaaltydafhanklikheid van die stap en is dit slegs vir statiese analise geldig. Dit word nie in dinamiese analise geraadpleeg nie, waar die tydinkrement altyd as werklike tyd behandel word; daarom het spesifikasie van !STEP se TYPE in dinamiese analise geen effek nie.

Die tydintegrasiemetode en koëffisiënte soos dié van die Newmark-β-metode word met !DYNAMIC gespesifiseer. Vir die invoerformaat, sien !DYNAMIC en !STEP.

Stapbeheer vir warmtegeleidingsanalise¶

Die tydstap vir warmtegeleidingsanalise word met !HEAT gespesifiseer. !HEAT spesifiseer ’n stel waardes insluitend die tydstap, eindtyd, minimum tydstap, maksimum temperatuurverandering, aantal iterasies en konvergensiekriterium.

Tydbeheer vir warmtegeleidingsanalise werk deur ’n meganisme wat afsonderlik is van !STEP, INC_TYPE=AUTO vir strukturele statiese analise. Wanneer die tydstap in warmtegeleidingsanalise aangepas word, moet !STEP dus nie gebruik word nie; gebruik eerder die !HEAT-spesifikasie. Vir die invoerformaat, sien !HEAT.

Spesifikasie van uitvoertye¶

Omdat die tydinkrement volgens konvergensie verander wanneer outomatiese inkremente gebruik word, is die tye waarop resultate uitgevoer word moontlik nie vooraf bekend nie. !TIME_POINTS is ’n lys tye wat gebruik word om die tydinkrement so aan te pas dat ewewig altyd bereken word en resultate op die gespesifiseerde tye uitgevoer kan word.

’n Tydlys kan óf as totale tyd vanaf die begin van die analise óf as staptyd vanaf die begin van die stap gespesifiseer word. Gebruik totale tyd wanneer gemeenskaplike tye oor verskeie stappe gespesifiseer word, en staptyd wanneer dieselfde relatiewe uitvoerposisies vir elke stap gespesifiseer word.

Vir elke stap word die tydlys wat gebruik moet word vanaf !STEP verwys. Wanneer dit saam met outomatiese inkremente gebruik word, word die tydinkrement verkort sodat dit nie verby die volgende uitvoertyd of die stapeindtyd gaan nie. Vir die invoerformaat, sien !TIME_POINTS.

Verwante onderwerpe¶

• Analisetipes — Oorsig van analisetipes soos statiese analise, dinamiese analise en warmtegeleidingsanalise.
• Nie-lineêre iterasie en tydintegrasie — Struktuur van Newton-iterasies, kontakiterasies en tydintegrasie binne ’n substap (betekenis van die aantal Newton-iterasies en kontakiterasies).
• Elementaktivering/-deaktivering — Hoe om die elementaktiveringsbeheer wat deur !STEP geaktiveer word te kies.
• Newton-Raphson-metode (Teorie) — Teorie van die iteratiewe oplossingsmetode.
• Konvergensiekriteria (Teorie) — Teorie van konvergensiemaatstawwe.
• !STEP, !AUTOINC_PARAM, !TIME_POINTS — Invoerformate vir stapbeheer in strukturele en dinamiese analises.
• !DYNAMIC, !HEAT — Invoerformate vir tydbeheer in dinamiese en warmtegeleidingsanalises.