የኤለመንት ላይብረሪ¶

FrontISTR ውስጥ እንደ የትንተናው ጂኦሜትሪ፣ ገዢ እኩልታዎች እና የሚያስፈልጉ ነፃነት ደረጃዎች መስመር፣ ፕሌን፣ ሶሊድ፣ ኢንተርፌስ፣ ቢም እና ሼል ኤለመንቶች ይመረጣሉ። ይህ ገጽ ኤለመንት ለመምረጥ የሚያስፈልጉትን “ለየትኛው ትንተና የትኛው ኤለመንት ሊጠቀም ይችላል”፣ “የመጀመሪያ-ደረጃ ሶሊድ ኤለመንት ቀመር እንዴት ይመረጣል”፣ “መዋቅራዊ ኤለመንቶችን ከሶሊድ ኤለመንቶች ጋር እንዴት ማጣመር ይቻላል” እና “በመዋቅራዊ የንክኪ ትንተና የትኞቹ የኤለመንት ፊቶች ይደገፋሉ” ያጠቃልላል።

የግቤት ቁልፍ ቃላት ዝርዝር አጻጻፍ በቁልፍ ቃል ማጣቀሻው ይመልከቱ። የቅርጽ ፋንክሽኖች፣ የግትርነት ማትሪክሶች እና የሎኪንግ መከላከያ ዘዴዎች የሂሳብ አወጣጥ በቲዎሪ ማኑዋል ይብራራል።

የኤለመንት ላይብረሪ አጠቃላይ እይታ¶

FrontISTR በአሁኑ ምንጭ የሚያስተናግዳቸው የኤለመንት ምድቦች በአጠቃላይ መስመር፣ ፕሌን፣ ሶሊድ፣ ኢንተርፌስ፣ ቢም እና ሼል ኤለመንቶች ናቸው። ኮንቲኒየሙን በቀጥታ ለመዲስክሪታይዝ ፕሌን ወይም ሶሊድ ኤለመንቶችን፣ ረጅምና ቀጭን አባላትን ወይም ቀጭን-ግድግዳ መዋቅሮችን በብቃት ለመወከል ቢም ወይም ሼል ኤለመንቶችን ይምረጡ። በሙቀት ትንተና ተመሳሳይ የቅርጽ ምድብ እንኳን ከመዋቅራዊ ትንተና የተለየ የአሰምብሊ መንገድ ስለሚጠቀም፣ የሚገኙ ኤለመንቶችን በሰንጠረዡ ማረጋገጥ ይገባል።

የኤለመንት አይነት ቁጥር በመሠረቱ 3 አሃዞች አሉት። የመጀመሪያው አሃዝ ሰፊውን የኤለመንት ምድብ ያሳያል፣ የቀሩት 2 አሃዞች ቅርጽና ተከታታይን ይለያሉ። ለምሳሌ 231/232 የሶስት-ማዕዘን ፕሌን 1ኛ/2ኛ ደረጃ፣ 341/342 ቴትራሂድራል 1ኛ/2ኛ ደረጃ፣ 361/362 ሄክሳሂድራል 1ኛ/2ኛ ደረጃ ተከታታዮች ናቸው። ነገር ግን 301 የ2-ኖድ ትራስ ኤለመንት እና 743 የ9-ኖድ ሼል ኤለመንት እንደሆኑ ስለሚያሳዩት፣ ሁሉም ተከታታዮች “መጨረሻ 1=1ኛ ደረጃ፣ 2=2ኛ ደረጃ” ብለው በቀላሉ አይከፈሉም። በቁጥሩ ብቻ ከመወሰን ይልቅ ከዚህ በታች ባለው ሰንጠረዥ ያረጋግጡ።

በሰንጠረዡ ውስጥ ያሉ ምልክቶች የሚከተለውን ያመለክታሉ።

• ○፦ ይደገፋል።
• —፦ አይደገፍም።

እዚህ “ዳይናሚክ” ማለት ጊዜ-ተለዋዋጭ ዳይናሚክ ትንተና ነው፣ “ሞዳል” ደግሞ ለሞዳል ትንተናና ለድግግሞሽ ምላሽ ትንተና መሠረት የሆነውን የሞድ ስሌት ያመለክታል። የሙቀት አምድ በሙቀት ማስተላለፊያ ትንተና ሊጠቀሙ የሚችሉ ኤለመንቶችን ብቻ ○ ብሎ ያሳያል።

ኮንቲኒየም እና ኢንተርፌስ ኤለመንቶች¶

መዋቅራዊ ኤለመንቶች¶

• ከ1ኛ ደረጃ ሶሊድ ኤለመንቶች 341 እና 361 የቀመር አማራጮች አሏቸው፣ ስለዚህ ለተመሳሳይ ቅርጽ ብዙ አማራጮች አሉ።
• በመዋቅራዊ ትንተና ንክኪ ሲጠቀም የ2ኛ ደረጃ ኤለመንቶች የንክኪ ፊቶች አይደገፉም።
• መዋቅራዊ ኤለመንቶች 611/731/741/743 ባለ6 DOF ኖዶች ናቸው እና ከሶሊድ ኤለመንቶች ጋር በቀጥታ ሊቀላቀሉ አይችሉም። ለመቀላቀል 641/761/781 ይጠቀሙ።
• ቢም ኤለመንት 611 የሙቀት ስትሬስ፣ ስበት፣ ግፊት እና ሴንትሪፉጋል ኃይል ያካተቱ ትንተናዎችን አይደግፍም። ቢም ኤለመንት 641 ግፊትና ሴንትሪፉጋል ኃይልን አይደግፍም።
• በመስመራዊ ዳይናሚክ ትንተና ውስጥ ሼል ኤለመንቶች 731/741/743 ያሉበት ፓራሌል ስሌት አይደገፍም። ከእነዚህ ውጭ ባሉ ኤለመንቶች ፓራሌል ስሌት ሊጠቀም ይችላል።

የቀመር አማራጭ ምርጫ¶

በ1ኛ ደረጃ ሶሊድ ኤለመንቶች ቅርጹ ብቻ ሳይሆን ቀመሩም ይመረጣል። በተለይ ሄክሳሂድራል 1ኛ ደረጃ ኤለመንት 361 እንደ ችግሩ ባህሪ 4 የተለያዩ ቀመሮችን እንዲጠቀም ተተግብሯል። ቴትራሂድራል 1ኛ ደረጃ ኤለመንት 341 ደግሞ የተለሰለሰ FEM አማራጭ አለው። ሁለቱም በግቤት ውስጥ በ!SECTION የFORM341 እና FORM361 መለኪያዎች ይቀያየራሉ።

ሄክሳሂድራል 1ኛ ደረጃ ኤለመንት (361)¶

በአሁኑ ምንጭ ለFORM361 FI፣ BBAR፣ IC፣ FBAR እና UP የሚሉ አምስት አማራጮች ሊመረጡ ይችላሉ። FORM361 ካልተገለጸ ነባሪው እንደ ትንተና አይነቱ ይለያያል፤ ለስታቲክ/ትራንዚየንት ዳይናሚክ አነስተኛ ዲፎርሜሽን IC፣ ለትልቅ ዲፎርሜሽን FBAR፣ ለሞዳል ትንተና IC፣ በሌሎች ሁኔታዎች FI ይዘጋጃል (UP የሚሰራው በግልጽ ሲገለጽ ብቻ ነው)።

• FI፦ መደበኛ ሙሉ-ኢንተግሬሽን ኤለመንት ነው። በቤንዲንግ ሼር ሎኪንግ፣ ወደ ኢንኮምፕሬሲብል በሚቀርብ ዲፎርሜሽን ቮልዩሜትሪክ ሎኪንግ በቀላሉ ይጎዳዋል፣ ስለዚህ የኤለመንት አፈጻጸም ለማነጻጸር መሠረት ሆኖ ይጠቀማል።
• IC፦ የማይጣጣሙ ሞዶች የተጨመሩበት ቀመር ነው፣ ቤንዲንግ በሚቆጣጠረው ችግር ሼር ሎኪንግን ለመቀነስ የመጀመሪያ እጩ ነው። ለመስመራዊ አነስተኛ ዲፎርሜሽን ነባሪ ነው።
• BBAR፦ የቮልዩሜትሪክ ስትሬይን ክፍልን የሚያስተካክል B-bar ኤለመንት ነው፣ ቮልዩሜትሪክ ሎኪንግ በሚቆጣጠርባቸው ችግሮች ተስማሚ ነው። ወደ ኢንኮምፕሬሲብል በሚቀርቡ የጎማ-መሰል ማቴሪያሎች ወይም የፖይሰን ሬሾ ከፍ ባለባቸው ማቴሪያሎች ሊመረመር ይችላል፤ ነገር ግን በቮልዩሜትሪክ ስትሬይን ስሌት መስመራዊነትን ስለሚገምት ውስን ሮቴሽንን ማስላት አይችልም። በአጠቃላይ F-Bar ኤለመንት ይመከራል።
• FBAR፦ የመቀየር ግራዲየንት ቮልዩሜትሪክ ክፍልን የሚያስተካክል F-bar ኤለመንት ነው፣ በትልቅ ዲፎርሜሽንና የኢንኮምፕሬሲቢሊቲ ተጽእኖ ጠንካራ በሆነባቸው ችግሮች ተስማሚ ነው። ለትልቅ ዲፎርሜሽን ትንተና ነባሪ ነው።
• UP፦ መፈናቀልንና የኤለመንት ግፊትን በተናጠል የሚይዝ u-p ድብልቅ ኤለመንት ነው። ስትሬስን ወደ ዲቪያቶሪክ ክፍልና ግፊት በመክፈል በከሞላ ጎደል የማይጨመቅ ሁኔታ (የፖይሰን ሬሾ ወደ 0.5 በጣም የሚቀርብ የጎማ-መሰል ማቴሪያል ወይም ከፕላስቲክ ዲፎርሜሽን በኋላ ያለ ብረት) ቮልዩሜትሪክ ሎኪንግን ያስወግዳል። በእያንዳንዱ ኤለመንት አንድ የግፊት DOF (በኤለመንቱ ውስጥ ቋሚ) ይኖራል እና በኤለመንት ደረጃ ስታቲክ ኮንደንሴሽን ይደረጋል። አነስተኛ ዲፎርሜሽን፣ Total Lagrange እና Updated Lagrangeን ይደግፋል።

ምርጫው ግልጽ ካልሆነ፣ ለአነስተኛ-ዲፎርሜሽን መዋቅራዊ ትንተና በመጀመሪያ IC፣ ለትልቅ ዲፎርሜሽን ወይም ሃይፐርኤላስቲሲቲ FBAR መጠቀም ተግባራዊ ነው። ዋናው ችግር ሼር ሎኪንግ ከሆነ ICን ያነጻጽሩ። ከሞላ ጎደል አለመጨመቅ የሚቆጣጠር ከሆነና የግፊት መስክን በግልጽ ለመያዝ ከፈለጉ UPን ይመርምሩ። ዝርዝር የቲዎሪ መሠረት በቲዎሪ ማኑዋል ይመልከቱ።

ቴትራሂድራል 1ኛ ደረጃ ኤለመንት (341)¶

በአሁኑ ምንጭ ለFORM341 FI እና SELECTIVE_ESNS ሊመረጡ ይችላሉ። ነባሪው ሁልጊዜ FI ነው። SELECTIVE_ESNS ሲመረጥ በማዋቀር ጊዜ የተለሰለሱ ኤለመንቶች ኮኔክቲቪቲ ተጨማሪ ይፈጠራል እና እንደ የተመረጠ የጠርዝ/ኖድ ማለስለሻ FEM ይሰላል።

• FI፦ መደበኛ ቴትራሂድራል 1ኛ ደረጃ ኤለመንት ነው። ሜሽ ማመንጨት ቀላል ነው፣ ግን በቤንዲንግ ሼር ሎኪንግ እና ወደ ኢንኮምፕሬሲብል በሚቀርብ ሁኔታ ቮልዩሜትሪክ ሎኪንግ በቀላሉ ይጎዳዋል።
• SELECTIVE_ESNS፦ በጠርዝ/ኖድ ላይ የተመሰረተ ማለስለሻ በማስገባት በቴትራሂድራል 1ኛ ደረጃ ኤለመንት የሚታዩ ሼርና ቮልዩሜትሪክ ሎኪንግ ተጽእኖዎችን ያሳንሳል። በጂኦሜትሪ ገደብ ምክንያት ቴትራሂድራል ኤለመንት መጠቀም ሲገድድ ጠቃሚ አማራጭ ነው።

በጂኦሜትሪ ምክንያት 341 መጠቀም ካስፈለገ እና በመደበኛ FI የሎኪንግ ተጽእኖ ጠንካራ ከሆነ SELECTIVE_ESNSን ይመርምሩ። በተቃራኒው ሄክሳሂድራል 1ኛ ደረጃ ኤለመንት መጠቀም ከቻሉ በ361 ተከታታይ IC/BBAR/FBAR መጀመሪያ መመርመር ብዙ አማራጮችን ይሰጣል።

SELECTIVE_ESNSን በMPI ፓራሌል ሲጠቀሙ በጎራ ክፍፍል ጊዜ የመደራረብ ጥልቀት ያስተውሉ። በጠርዝ/ኖድ ላይ የተመሰረተ ማለስለሻ ከዒላማ ኤለመንቱ አጎራባች ኤለመንቶች መጠኖችን በአማካይ ስለሚወስድ፣ በንዑስ ጎራ ውስጥ የኤለመንት ግትርነትን ለመሰብሰብ “የአጎራባች አጎራባች” ኤለመንት መረጃ ያስፈልጋል። ነባሪ የመደራረብ ጥልቀት 1 በጎራ ድንበር አካባቢ የማለስለሻ ዒላማዎችን አያሟላም፣ ስለዚህ በ!PARTITION DEPTH=2 በመግለጽ ጎራውን ይከፋፍሉ። ዝርዝር የጎራ ክፍፍል የመደራረብ ጥልቀት ይመልከቱ።

መዋቅራዊ ኤለመንቶችን ከሶሊድ ኤለመንቶች ጋር መጠቀም¶

ተመሳሳይ “ቢም ኤለመንት” ወይም “ሼል ኤለመንት” ቢሆንም በመዋቅራዊ እና በሙቀት ትንተና የDOF አያያዝ ይለያያል። ስለዚህ ከሶሊድ ኤለመንቶች ጋር የመጠቀም ደንቡም ተመሳሳይ አይደለም።

በመዋቅራዊ ትንተና¶

በመዋቅራዊ ትንተና የኖድ DOF ብዛት ndof በጠቅላላው ትንተና አንድ እሴት ሆኖ ይቆያል። ሶሊድ ኤለመንቶች በእያንዳንዱ ኖድ 3 DOF (ትራንስሌሽን) ሲኖራቸው፣ መደበኛ ቢም 611 እና ሼል 731/741/743 በእያንዳንዱ ኖድ 6 DOF (ትራንስሌሽን + ሮቴሽን) አላቸው። ስለዚህ 611፣ 731፣ 741 እና 743 ከሶሊድ ኤለመንቶች ጋር በቀጥታ በአንድ የኖድ DOF ስርዓት ሊቀላቀሉ አይችሉም።

ይህን ገደብ ለማለፍ 3-DOF ኖድ ስሪቶች 641፣ 761 እና 781 ተዘጋጅተዋል። እነዚህ የትራንስሌሽን DOF ያላቸውን ኖዶች ከሮቴሽን DOF ያላቸው ኖዶች በመለየት በጠቅላላው ትንተና ndof=3 እንደተጠበቀ የቢም/ሼል ሮቴሽን DOFን ይወክላሉ። ተዛማጅነቱ፦

• ከ611 ጋር የሚዛመደው ለተቀላቀለ DOF ቢም ኤለመንት 641 ነው።
• ከ731 ጋር የሚዛመደው ለተቀላቀለ DOF ሶስት-ማዕዘን ሼል ኤለመንት 761 ነው።
• ከ741 ጋር የሚዛመደው ለተቀላቀለ DOF አራት-ማዕዘን ሼል ኤለመንት 781 ነው።

በተቀላቀለ-DOF ኤለመንቶች የሮቴሽን DOF በተለዩ “ሮቴሽን DOF ያላቸው ኖዶች” ላይ ይመደባል። ስለዚህ ገደብ ወይም የተከማቸ ጭነት ሲሰጥ በሮቴሽን ኖዶች ላይ DOF 1፣ 2፣ 3 ብሎ መግባት አለበት። በትራንስሌሽን ኖዶች ላይ የሚሰጡ 1፣ 2፣ 3 እና በሮቴሽን ኖዶች ላይ የሚሰጡ 1፣ 2፣ 3 የተለያዩ ኖዶች በመሆናቸው ይለያሉ።

ስለዚህ ሞዴሉ ቢም/ሼል ብቻ ከሆነ 611/731/741/743፣ ከሶሊድ ኤለመንቶች ጋር ከተቀላቀለ 641/761/781 መምረጥ መሠረታዊ መመሪያ ነው።

በሙቀት ትንተና¶

በሙቀት ትንተና hecMAT%NDOF = 1 ይዘጋጃል እና የኖድ DOF እንደ አንድ የሙቀት DOF ይዋሃዳል። ስለዚህ በመዋቅራዊ ትንተና ያለው “3-DOF ኖድ ስሪት ካልተጠቀምን ሊቀላቀል አይችልም” የሚለው ችግር አይኖርም።

ሆኖም በሙቀት ትንተና ከመዋቅራዊ ኤለመንቶች የሚደገፉት 731 እና 741 ብቻ ናቸው። 611፣ 641 እና 301 የሙቀት ትንተናን አይደግፉም። ስለዚህ ለሙቀት ትንተና ኤለመንት ሲመረጥ በመዋቅራዊ ትንተና የተቀላቀለ DOF አስተሳሰብ ሳይሆን በቀደመው ሰንጠረዥ የሙቀት አምዱ ○ ያለውን መሠረት ማድረግ ይገባል።

ኮኔክተር ኤለመንት (ስፕሪንግ/ዳምፐር)¶

ሁለት ኖዶችን በዲስክሪት ስፕሪንግ ወይም ዳምፐር ለማገናኘት 2-ኖድ ኮኔክተር ኤለመንት (ኤለመንት አይነት 511) ይጠቀሙ። ኮኔክተር ኤለመንት በሁለቱ ኖዶች መካከል ግትርነት ወይም ዳምፒንግ ብቻ ይሰጣል፤ ቅርጽ፣ ክፍለ-ገጽ ወይም ጅምላ የለውም።

ኮኔክተር ኤለመንት ሁለት የስፕሪንግ እና ሁለት የዳምፐር፣ በድምሩ 4 አይነት ባህሪዎችን ሊወክል ይችላል። የሚኖረው ባህሪ ለኤለመንቱ በተመደበው ማቴሪያል ይወሰናል።

• አክሲያል ስፕሪንግ — በሁለቱ ኖዶች መካከል ባለው አክሲያል አቅጣጫ የሚሰራ ስፕሪንግ። አቅጣጫው የሞዴሉን ዲፎርሜሽን ይከተላል። በግቤት !SPRING_A ይጠቀሙ።
• DOF-የተገለጸ ስፕሪንግ — በአንዱ ኖድ የተገለጸ DOFን ከሌላው ኖድ የተገለጸ DOF ጋር ያገናኛል። አቅጣጫው በDOF ቁጥር ይወሰናል እና ዲፎርሜሽንን አይከተልም። ለእያንዳንዱ አቅጣጫ የተለየ የስፕሪንግ ቋሚ ሊሰጥ ይችላል። በግቤት !SPRING_D ይጠቀሙ።
• አክሲያል ዳምፐር — በአክሲያል አቅጣጫ የሚሰራ ዳምፒንግ። በግቤት !DASHPOT_A ይጠቀሙ።
• DOF-የተገለጸ ዳምፐር — የተገለጹ DOFዎችን የሚያገናኝ ዳምፒንግ። በግቤት !DASHPOT_D ይጠቀሙ።

ስፕሪንግ ለግትርነት ማትሪክስ፣ ዳምፐር ለዳምፒንግ ማትሪክስ ያበረክታል። ስለዚህ ስፕሪንግ በስታቲክ፣ ዳይናሚክ እና ሞዳል ትንተና ሁሉ ይሰራል፤ ዳምፐር ግን የዳምፒንግ ማትሪክስን በሚሰበስብ ኢምፕሊሲት ዳይናሚክ ትንተና ብቻ ይሰራል እና በስታቲክ ትንተና ተጽእኖ የለውም።

ስፕሪንግን በሁለት ኖዶች መካከል ሳይሆን በኖድና መሬት መካከል ለማስቀመጥ ከኮኔክተር ኤለመንት ይልቅ የስፕሪንግ ድንበር ሁኔታ (!SPRING) ይጠቀሙ። ይህ ኤለመንት ሳይገልጽ የኖድ DOFን በኤላስቲክ ድጋፍ የሚያግድ የድንበር ሁኔታ ነው።

ኮኔክተር ኤለመንት በሜሽ ውሂብ ውስጥ እንደ ኤለመንት አይነት 511 ይገለጻል እና ለኤለመንት ቡድኑ የሴክሽን አይነት INTERFACE ይሰጣል። የስፕሪንግ ቋሚና የዳምፒንግ ኮኤፊሺየንት በትንተና ቁጥጥር ውሂብ እንደ ማቴሪያል ይሰጣሉ። → ዝርዝር !SPRING_A ይመልከቱ።

የኮኔክቲቪቲ እና የፊት ቁጥር መግለጫ¶

ከዚህ በታች ያሉ ምስሎችና ሰንጠረዦች በHEC-MW ቅርጸት የሚገቡ የኖድ ቅደም ተከተሎችን ከፊት ቁጥሮች ጋር ያዛምዳሉ። ለ2ኛ ደረጃ ኤለመንቶች የመካከለኛ ኖድ ቁጥሮች በFrontISTR ውስጣዊ የቅርጽ ፋንክሽን ትግበራ ከሚጠበቀው ቅደም ተከተል ጋር እንዴት እንደሚዛመዱ ለማወቅ የቲዎሪ ማኑዋል “የኤለመንት ላይብረሪ” ይመልከቱ።

መስመር ኤለመንት¶

ሶስት-ማዕዘን ፕሌን ኤለመንት¶

አራት-ማዕዘን ፕሌን ኤለመንት¶

ቴትራሂድራል ኤለመንት¶

ፔንታሂድራል ኤለመንት¶

ሄክሳሂድራል ኤለመንት¶

ቢም ኤለመንት¶

በ3-DOF ኖዶች የተሠራ ቢም ኤለመንት¶

ኖዶች 1 እና 2 የትራንስሌሽን DOF፣ ኖዶች 3 እና 4 የሮቴሽን DOF አላቸው።

ሶስት-ማዕዘን ሼል ኤለመንት¶

በ3-DOF ኖዶች የተሠራ ሶስት-ማዕዘን ሼል ኤለመንት¶

ኖዶች 1፣ 2፣ 3 የትራንስሌሽን DOF፣ ኖዶች 4፣ 5፣ 6 የሮቴሽን DOF አላቸው።

አራት-ማዕዘን ሼል ኤለመንት¶

በ3-DOF ኖዶች የተሠራ አራት-ማዕዘን ሼል ኤለመንት¶

ኖዶች 1፣ 2፣ 3፣ 4 የትራንስሌሽን DOF፣ ኖዶች 5፣ 6፣ 7፣ 8 የሮቴሽን DOF አላቸው።

ተዛማጅ ርዕሶች¶

• የኤለመንት ቁጥር ስርዓትና የቅርጽ ፋንክሽን ላይብረሪ (ኮዲንግ) — የኤለመንት አይነት ቁጥሮች፣ የቅርጽ ፋንክሽን ላይብረሪ እና የመካከለኛ ኖድ ቅደም ተከተል ዝርዝር
• የቁሳቁስ ውሂብ — ለኤለመንቶች የሚመደቡ የማቴሪያል ሞዴሎች
• !ELEMENT — የኤለመንት መግለጫ ቁልፍ ቃል አጻጻፍ
• !SECTION (ሜሽ ውሂብ) — የኤለመንት አይነት፣ ማቴሪያል፣ ውፍረት/ክፍለ-ገጽ መግለጫ
• !SECTION (የትንተና ቁጥጥር ውሂብ) — በFORM341 እና FORM361 የቀመር መቀያየር