Randbetingelser og laster¶

I FrontISTR defineres randbetingelser og laster til struktur-, varmelednings- og dynamiske analyser med nøgleord. I statisk strukturanalyse grupperes de definerede randbetingelser og laster efter gruppe-ID og aktiveres for hvert trin via !STEP med dens BOUNDARY- eller LOAD-linje. Også i dynamisk analyse kan !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION og !SPRING for den implicitte metode aktiveres gruppevis fra !STEP. Betingelser, der varierer med tiden, skaleres med !AMPLITUDE, og lineære relationer mellem flere frihedsgrader defineres med !EQUATION.

Funktionsoversigt¶

Randbetingelser og laster kan klassificeres efter analysetype som følger.

I strukturanalyse behandles frihedsgradsnumrene 1, 2 og 3 normalt som translationsfrihedsgrader og 4, 5 og 6 som rotationsfrihedsgrader. Rotationsfrihedsgrader er relevante i modeller med 6 frihedsgrader, såsom skal- og bjælkeelementer. For modeller, der kun indeholder 2- eller 3-dimensionale solidelementer, angives bindinger og laster kun inden for de frihedsgrader, som målknuderne har.

Forskydningsbindinger i strukturanalyse¶

Forskydningsbindinger angives med !BOUNDARY. For en knude eller knudegruppe angives et interval af frihedsgrader og en værdi. Værdien 0 definerer en fast binding, mens en værdi forskellig fra 0 definerer en foreskrevet forskydning eller rotation.

I strukturanalyse accepterer !BOUNDARY et frihedsgradsinterval fra 1 til 6. 1 til 3 svarer til translationsforskydning, mens 4 til 6 svarer til rotationsbindinger ved knuder, der har rotationsfrihedsgrader. Da et interval af frihedsgrader kan angives samlet, kan translation eksempelvis bindes ved samtidig at fastlåse 1 til 3.

Når parameteren AMP angives, varierer den foreskrevne værdi med tiden i henhold til en amplitudefunktion. Ved normal angivelse anvendes den foreskrevne forskydning inkrementelt i henhold til lastfaktoren inden for trinnet eller ændringen i amplitudefunktionen. Når TOTAL=YES angives, behandles den angivne værdi som den ønskede totale forskydning.

Når ROT_CENTER angives, kan en rotationsbinding anvendes i forhold til en central knudegruppe. Med denne angivelse beregnes translationsforskydningerne for målknudegruppen ud fra rotationsmængden og pålægges som bindinger. Kombinationen af ROT_CENTER og TOTAL=YES understøttes ikke, så rotationsbindinger om et rotationscentrum anvendes som inkrementelle angivelser.

Koncentrerede laster i strukturanalyse¶

Koncentrerede knudelaster angives med !CLOAD. Når en knude eller knudegruppe, et frihedsgradsnummer og en lastværdi angives, indarbejdes lasten i højresiden for den pågældende frihedsgrad.

Værdier angivet for translationsfrihedsgraderne 1 til 3 behandles som knudekræfter i koordinatretningerne. I modeller med rotationsfrihedsgrader kan værdier angivet for 4 til 6 påføre momenter på rotationsfrihedsgraderne. Når parameteren AMP angives, multipliceres den koncentrerede last med amplitudefunktionens værdi.

Når ROT_CENTER angives, påføres lasten som et drejningsmoment om den centrale knudegruppe. I dette tilfælde fordeles den angivne momentvektor til knudekræfter ud fra positionsvektorerne fra centrum til målknuderne. Da drejningsmomentet ikke kan fordeles, når centrum og en målknude har samme position, skal det geometriske forhold mellem rotationscentrum og lastpunkterne kontrolleres.

Der skal udvises forsigtighed, når !CLOAD angives for en knudegruppe i en model, der også bruger !MESH med REFINE (meshforfining, Refiner). Forfining opretter nye midtsideknuder på kanter, der indgår i den oprindelige knudegruppe, og disse midtsideknuder føjes også til samme knudegruppe. Da !CLOAD tildeler den samme koncentrerede lastværdi til hver knude i knudegruppen, påføres den samme koncentrerede last også de tilføjede midtsideknuder, hvilket giver en total last, der er forskellig fra den tilsigtede før forfiningen. Ved angivelse af koncentrerede laster efter knudegruppe skal der tages højde for stigningen i antallet af lastpunkter som følge af forfining, eller individuelle knuder bør helst angives direkte.

Fordelte laster og legemekræfter i strukturanalyse¶

Fordelte laster og legemekræfter angives med !DLOAD. !DLOAD angiver en lasttype og parametre for en elementgruppe eller fladegruppe. Tidsvariation angives med parameteren AMP.

De primære lasttyper er følgende.

Når FOLLOW=YES angives, følger fladetrykket den deformerede flades orientering. Denne angivelse er relevant i strukturanalyse, der tager højde for endelige deformationer. I analyser, hvor ikke-lineær geometri er deaktiveret, deaktiveres follower-tryk af implementeringen.

Som for P1 til P6 og S1 til S6 på varmeanalysesiden varierer betydningen af fladenumre med elementtypen. Se nøgleordsreferencen for den konkrete sammenhæng mellem fladenumre og rækkefølgen af datafelter.

Fjederunderstøtninger i strukturanalyse¶

Fjederunderstøtninger angives med !SPRING. Når en knude eller knudegruppe, et frihedsgradsnummer og en fjederkonstant angives, lægges fjederstivheden til den diagonale stivhed for den pågældende frihedsgrad, og fjederreaktionen indarbejdes i højresiden som en indre kraft.

Når den angives for frihedsgraderne 1 til 3, behandles understøtningen som en translationsfjeder. I modeller med rotationsfrihedsgrader kan rotationsfjedre anvendes ved at angive 4 til 6. Kontroller frihedsgradskonfigurationen, så fjedre ikke tildeles frihedsgrader, der ikke findes i målmodellen.

Referenceforskydningen, som fjederen modstår, vælges med parameteren INCREMENTAL. Med standardindstillingen INCREMENTAL=NO indarbejdes en fjederreaktion proportional med den akkumulerede forskydning siden analysens start. Den indre kraft er med andre ord produktet af fjederkonstanten og den akkumulerede forskydning. Med INCREMENTAL=YES nulstilles fjederens referenceposition ved hvert inkrement til den konvergerede tilstand fra det foregående inkrement, og kun en fjederreaktion proportional med forskydningsinkrementet i det aktuelle inkrement indarbejdes. Den indre kraft er således produktet af fjederkonstanten og forskydningsinkrementet i det aktuelle inkrement, og forskydning fra tidligere inkrementer bidrager ikke til fjederreaktionen.

Fjederkonstantens tidsvariation angives med parameteren AMP. Når et navn på en amplitudefunktion angives, multipliceres fjederkonstanten med amplitudefunktionens værdi. Amplitudeværdien evalueres ved sluttidspunktet for det aktuelle inkrement, så understøtninger, der kobles til eller frigøres under et trin, kan repræsenteres. Hvis AMP ikke angives, påvirkes fjederkonstanten ikke af tidsvariation via en amplitudefunktion.

Både INCREMENTAL og AMP er gyldige i såvel statisk analyse som implicit dynamisk analyse. Hvis selve fjederunderstøtningen skal aktiveres eller deaktiveres trinvist, bruges gruppe-ID'et og LOAD-angivelsen i !STEP.

Temperaturlaster i strukturanalyse¶

Brug !TEMPERATURE til at påføre laster som følge af termisk tøjning i strukturanalyse. Når en temperatur angives for hver knude eller knudegruppe, samles ækvivalente knudekræfter til termospændingsanalyse ud fra forskellen fra referencetemperaturen eller den foregående temperatur. Den termiske udvidelseskoefficient angives i materialedefinitionen. Referencetemperaturen angives med !REFTEMP.

Temperaturen kan enten angives direkte i styringsfilen eller læses fra en resultatfil produceret af varmeledningsanalyse eller en anden analyse. Når READRESULT angives, læses knudetemperaturerne på datalinjerne ikke; i stedet læses resultatdata angivet med SSTEP, INTERVAL, READTYPE og relaterede parametre. Når en resultatfil anvendes, skal dens gemte tid eller trinnummer svare til angivelsen på strukturanalysesiden.

Da !TEMPERATURE ikke har nogen AMP-parameter, skaleres den ikke af en amplitudefunktion. For at variere temperaturhistorikken styres selve temperaturdataene, de varmeanalyseresultater, der læses, eller trininddelingen.

Begyndelsesbetingelser og foreskrevne værdier i dynamisk analyse (hastighed og acceleration)¶

I dynamisk analyse kan !VELOCITY og !ACCELERATION angive begyndelsesbetingelser eller foreskrevne værdier for hastighed eller acceleration. Begge angiver en knude eller knudegruppe, et frihedsgradsinterval og en værdi. Frihedsgradsintervallet er 1 til 6; i modeller med rotationsfrihedsgrader svarer 4 til 6 til vinkelhastighed eller vinkelacceleration.

TYPE=INITIAL angiver begyndelseshastigheden eller begyndelsesaccelerationen ved analysens start. Når en begyndelseshastighed angives, beregnes begyndelsesaccelerationen, så den er konsistent med bevægelsesligningen. Når en begyndelsesacceleration angives, findes der en beregningsvej, hvor begyndelseshastigheden beregnes.

TYPE=TRANSIT angiver en tidsvarierende foreskrevet hastighed eller acceleration. Hvis TYPE udelades, behandles den som TRANSIT. Når AMP angives, interpoleres amplitudefunktionen ved tidspunktet for den dynamiske analyse og multipliceres med den foreskrevne værdi.

Multipunktbegrænsninger¶

Brug funktionen til multipunktbegrænsninger, når der skal pålægges en lineær relation mellem flere knudefrihedsgrader. Det tilsvarende nøgleord er !EQUATION, som kan udtrykke relationer såsom stiv kobling, periodiske randbetingelser og forskydningsrelationer mellem knuder, der er vanskelige at repræsentere med en fast binding på én knude og én frihedsgrad.

For vejledning i brug af multipunktbegrænsninger, hvordan de håndteres af den lineære løser, og deres forhold til andre funktioner til kobling af frihedsgrader såsom kontakt TIED, se Multipunktbegrænsninger.

Randbetingelser i varmeledningsanalyse¶

I varmeledningsanalyse anvendes fast temperatur, varmeflux, konvektion og stråling som randbetingelser. Adskilt fra !STEP for strukturanalyse angives tidsstyring for varmeanalyse med !HEAT.

For !DFLUX repræsenterer BF volumetrisk varmegenerering, mens S0 til S6 repræsenterer varmeflux på elementflader. For !FILM angives elementflader med F0 til F6; for !RADIATE med R0 til R6. Da sammenhængen mellem fladenumre og faktiske elementflader afhænger af elementtypen, se referencen for hvert nøgleord for detaljer.

En konvektionsrandbetingelse angiver en konvektionskoefficient og en ydre temperatur. En strålingsrandbetingelse angiver en emissivitetsækvivalent koefficient og omgivelsestemperatur. AMP1 svarer til koefficientsiden og AMP2 til den ydre temperatur eller omgivelsestemperaturen, så hver kan varieres uafhængigt over tid.

Amplitudefunktioner¶

En amplitudefunktion definerer tidsvariationen af en randbetingelse eller last ved hjælp af en tabel over tider og værdier. I inputtet defineres en navngivet tidstabel med !AMPLITUDE og refereres af parameteren AMP, AMP1 eller AMP2 i det pågældende nøgleord.

De primære relevante nøgleord er følgende.

• Strukturanalyse: !BOUNDARY, !CLOAD, !DLOAD, !SPRING
• Dynamisk analyse: !VELOCITY, !ACCELERATION
• Varmeledningsanalyse: !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE

!AMPLITUDE læses i tabelform (DEFINITION=TABULAR), og tidstypen behandles som trintid (TIME=STEP). Værdier kan defineres som relative eller absolutte værdier, men for de enkelte nøgleord bruges de normalt som faktorer, der multiplicerer en basisværdi.

!TEMPERATURE er ikke underlagt amplitudefunktioner.

Relaterede emner¶

• Trinstyring — trinvis aktivering og inkrementstyring af randbetingelser, laster og kontakt i strukturanalyse.
• Løser og prækonditionering — behandlingsmetode for multipunktbegrænsninger og håndtering af den lineære løser.
• Kontakt og indlejring — oversigt over kontakt- og indlejringsbindinger.
• Output og restart — oversigt over resultatfiler anvendt af !TEMPERATURE, READRESULT og restart-mekanismen.
• Nøgleordsreference:
• Strukturanalyse: !BOUNDARY, !CLOAD, !DLOAD, !SPRING, !TEMPERATURE, !REFTEMP
• Dynamisk analyse: !VELOCITY, !ACCELERATION
• Varmeledningsanalyse: !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE
• Fælles definitioner og meshdefinitioner: !AMPLITUDE, !EQUATION