شرایط مرزی و بارها¶
در FrontISTR، شرایط مرزی و بارها برای تحلیل سازه‌ای، هدایت حرارتی و دینامیکی با کلیدواژه‌ها تعریف می‌شوند. در تحلیل استاتیکی سازه‌ای، شرایط مرزی و بارهای تعریف‌شده با شناسه گروه دسته‌بندی شده و در هر گام از طریق !STEP و خط BOUNDARY یا LOAD آن فعال می‌شوند. در تحلیل دینامیکی نیز !BOUNDARY، !CLOAD، !VELOCITY، !ACCELERATION و !SPRING در روش ضمنی را می‌توان به‌صورت گروهی از !STEP فعال کرد. شرایط وابسته به زمان با !AMPLITUDE مقیاس می‌شوند و روابط خطی میان چند درجه آزادی با !EQUATION تعریف می‌شوند.
نمای کلی قابلیت‌ها¶
شرایط مرزی و بارها بر حسب نوع تحلیل به صورت زیر دسته‌بندی می‌شوند.
| نوع تحلیل | کلیدواژه‌های اصلی | کاربرد |
|---|---|---|
| تحلیل سازه‌ای | !BOUNDARY | اعمال قید ثابت، جابه‌جایی تجویزی و دوران تجویزشده حول مرکز دوران. |
| تحلیل سازه‌ای | !CLOAD | اعمال نیروی متمرکز گره‌ای، گشتاور روی درجات آزادی دورانی و گشتاور حول مرکز دوران. |
| تحلیل سازه‌ای | !DLOAD | اعمال فشار سطحی، بار سطح، نیروی حجمی، گرانش و نیروی گریز از مرکز. |
| تحلیل سازه‌ای | !SPRING | اعمال تکیه‌گاه فنری به درجات آزادی گره‌ای. |
| تحلیل سازه‌ای | !TEMPERATURE | تعیین مستقیم دمای گره‌ای برای تحلیل تنش حرارتی یا خواندن آن از فایل نتیجه. |
| تحلیل دینامیکی | !VELOCITY، !ACCELERATION | اعمال سرعت/شتاب اولیه یا سرعت/شتاب تجویزشده وابسته به زمان. |
| تحلیل هدایت حرارتی | !FIXTEMP، !CFLUX، !DFLUX، !SFLUX، !FILM، !SFILM، !RADIATE، !SRADIATE | اعمال دمای ثابت، شار حرارتی، همرفت و تابش. |
| مشترک | !AMPLITUDE | تعیین ضریب تغییرات زمانی شرایط مرزی و بارها به‌صورت جدول. |
| تعریف مش | !EQUATION | تعریف معادلات قید چندنقطه‌ای. |
در تحلیل سازه‌ای، شماره درجات آزادی 1، 2 و 3 معمولاً درجات آزادی انتقالی و 4، 5 و 6 درجات آزادی دورانی‌اند. درجات آزادی دورانی در مدل‌های شش درجه آزادی مانند المان‌های پوسته و تیر معنا دارند. در مدل‌هایی که فقط المان جامد دوبعدی یا سه‌بعدی دارند، قید و بار را فقط در محدوده درجات آزادی موجود در گره‌های هدف مشخص کنید.
قیود جابه‌جایی در تحلیل سازه‌ای¶
قیود جابه‌جایی با !BOUNDARY مشخص می‌شوند. برای یک گره یا گروه گره، بازه درجات آزادی و مقدار داده می‌شود. مقدار 0 قید ثابت و مقدار غیرصفر جابه‌جایی یا دوران تجویزشده را تعریف می‌کند.
در تحلیل سازه‌ای، !BOUNDARY بازه درجات آزادی از 1 تا 6 را می‌پذیرد. 1 تا 3 متناظر با جابه‌جایی انتقالی و 4 تا 6 متناظر با قید دورانی در گره‌های دارای درجات آزادی دورانی‌اند. چون می‌توان یک بازه را یکجا مشخص کرد، برای مثال با ثابت کردن هم‌زمان 1 تا 3 می‌توان حرکت انتقالی را مقید کرد.
با تعیین پارامتر AMP، مقدار تجویزشده بر اساس تابع دامنه با زمان تغییر می‌کند. در حالت معمول، جابه‌جایی تجویزی به‌صورت افزایشی و بر اساس ضریب بار درون گام یا تغییر تابع دامنه اعمال می‌شود. با TOTAL=YES، مقدار مشخص‌شده به‌عنوان مقدار هدف جابه‌جایی کل در نظر گرفته می‌شود.
با تعیین ROT_CENTER، می‌توان قید دورانی نسبت به یک گروه گره مرکزی اعمال کرد. در این حالت، جابه‌جایی‌های انتقالی گروه گره هدف از مقدار دوران محاسبه و به‌صورت قید اعمال می‌شوند. ترکیب ROT_CENTER و TOTAL=YES پشتیبانی نمی‌شود؛ بنابراین قید دوران حول مرکز دوران باید به‌صورت افزایشی استفاده شود.
بارهای متمرکز در تحلیل سازه‌ای¶
بار متمرکز گره‌ای با !CLOAD مشخص می‌شود. با تعیین گره یا گروه گره، شماره درجه آزادی و مقدار بار، بار در سمت راست معادله مربوط به آن درجه آزادی وارد می‌شود.
مقادیر مشخص‌شده برای درجات آزادی انتقالی 1 تا 3 به‌عنوان نیروهای گره‌ای در جهت‌های مختصات در نظر گرفته می‌شوند. در مدل‌های دارای درجات آزادی دورانی، با مشخص کردن 4 تا 6 می‌توان گشتاور به درجات آزادی دورانی اعمال کرد. با تعیین پارامتر AMP، بار متمرکز در مقدار تابع دامنه ضرب می‌شود.
با تعیین ROT_CENTER، بار به‌صورت گشتاور حول گروه گره مرکزی اعمال می‌شود. در این حالت، بردار گشتاور مشخص‌شده بر اساس بردارهای مکان از مرکز تا گره‌های هدف میان نیروهای گره‌ای توزیع می‌شود. اگر مرکز و گره هدف در یک مکان باشند توزیع گشتاور ممکن نیست، بنابراین رابطه هندسی مرکز دوران و نقاط بارگذاری باید بررسی شود.
در مدلی که !CLOAD برای یک گروه گره مشخص شده و هم‌زمان !MESH با REFINE (ریزسازی مش، Refiner) استفاده می‌شود باید دقت کرد. ریزسازی روی لبه‌های موجود در گروه گره اصلی، گره‌های میانی جدید ایجاد می‌کند و این گره‌ها نیز به همان گروه افزوده می‌شوند. چون !CLOAD مقدار یکسان بار متمرکز را به هر گره گروه اعمال می‌کند، همان بار به گره‌های میانی جدید نیز وارد شده و بار کل با مقدار مورد نظر پیش از ریزسازی متفاوت می‌شود. هنگام اعمال بار متمرکز به گروه گره، افزایش نقاط بارگذاری ناشی از ریزسازی را لحاظ کنید یا ترجیحاً گره‌ها را جداگانه مشخص کنید. اگر !CLOAD برای گروه گره‌ای مشخص شود که در مش ریزشده شامل دو گره یا بیشتر است، هنگام خواندن داده‌های کنترل هشداری شامل نام گروه و تعداد گره‌ها پس از ریزسازی چاپ می‌شود. تحلیل ادامه می‌یابد.
بارهای توزیع‌شده و نیروهای حجمی در تحلیل سازه‌ای¶
بارهای توزیع‌شده و نیروهای حجمی با !DLOAD مشخص می‌شوند. !DLOAD نوع بار و پارامترهای آن را برای گروه المان یا گروه سطح تعیین می‌کند. تغییرات زمانی با پارامتر AMP مشخص می‌شود.
انواع اصلی بار عبارت‌اند از:
| نوع بار | توضیح |
|---|---|
P0، PP، P1〜P6 | فشار وارد بر وجه المان را اعمال می‌کند. تطابق شماره وجه با وجه واقعی به نوع المان وابسته است. |
PX، PY، PZ | فشار را با جهت مختصاتی صریح مشخص می‌کند و هنگام خواندن ورودی به بردار جهت تبدیل می‌شود. |
S... | بار سطحی را به گروه سطح اعمال می‌کند. شماره وجه از تعریف گروه سطح گرفته می‌شود. |
BX، BY، BZ | نیروی حجمی را در یک جهت مختصاتی اعمال می‌کند. |
GRAV | بردار شتاب گرانش را مشخص می‌کند و همراه با چگالی ماده به‌صورت نیروی حجمی وارد می‌شود. |
CENT | نیروی گریز از مرکز را بر اساس محور دوران و سرعت زاویه‌ای اعمال می‌کند. |
با تعیین FOLLOW=YES، فشار سطحی جهت سطح تغییرشکل‌یافته را دنبال می‌کند. این گزینه در تحلیل سازه‌ای با تغییرشکل محدود معنا دارد. در تحلیلی که هندسه غیرخطی غیرفعال باشد، فشار پیرو در پیاده‌سازی غیرفعال می‌شود.
همانند P1 تا P6 و S1 تا S6 در تحلیل حرارتی، معنای شماره وجه برای هر نوع المان متفاوت است. برای تطابق دقیق شماره وجه و ترتیب فیلدهای داده به مرجع کلیدواژه مراجعه کنید.
تکیه‌گاه‌های فنری در تحلیل سازه‌ای¶
تکیه‌گاه فنری با !SPRING مشخص می‌شود. با تعیین گره یا گروه گره، شماره درجه آزادی و ثابت فنر، سختی فنر به درایه قطری سختی درجه آزادی هدف افزوده شده و نیروی واکنش فنر به‌عنوان نیروی داخلی در سمت راست وارد می‌شود.
برای درجات آزادی 1 تا 3، فنر انتقالی در نظر گرفته می‌شود. در مدل‌های دارای درجات آزادی دورانی، با تعیین 4 تا 6 می‌توان فنر دورانی ایجاد کرد. پیکربندی درجات آزادی را بررسی کنید تا فنر به درجه آزادی‌ای که در مدل وجود ندارد اختصاص داده نشود.
مرجع جابه‌جایی‌ای که فنر در برابر آن مقاومت می‌کند با پارامتر INCREMENTAL انتخاب می‌شود. در حالت پیش‌فرض INCREMENTAL=NO، نیروی واکنش فنر متناسب با جابه‌جایی تجمعی از آغاز تحلیل است؛ یعنی نیروی داخلی حاصل‌ضرب ثابت فنر در جابه‌جایی تجمعی است. با INCREMENTAL=YES، موقعیت مرجع فنر در هر افزایش به حالت همگرای افزایش قبلی بازنشانی می‌شود و نیروی واکنش فقط با افزایش جابه‌جایی همان افزایش متناسب است؛ بنابراین جابه‌جایی منتقل‌شده از افزایش‌های قبلی در نیروی واکنش فنر سهم ندارد.
تغییر زمانی ثابت فنر با پارامتر AMP مشخص می‌شود. با تعیین نام تابع دامنه، ثابت فنر در مقدار تابع دامنه ضرب می‌شود. مقدار دامنه در زمان انتهای افزایش جاری ارزیابی می‌شود و بنابراین می‌توان تکیه‌گاه‌هایی را نمایش داد که در میانه گام درگیر یا آزاد می‌شوند. اگر AMP مشخص نشود، ثابت فنر تحت تغییر زمانی تابع دامنه قرار نمی‌گیرد.
هر دو گزینه INCREMENTAL و AMP در تحلیل استاتیکی و تحلیل دینامیکی ضمنی معتبرند. برای فعال یا غیرفعال کردن خود تکیه‌گاه فنری در هر گام، از شناسه گروه و !STEP با مشخصه LOAD استفاده کنید.
بار حرارتی در تحلیل سازه‌ای¶
برای اعمال بار ناشی از کرنش حرارتی در تحلیل سازه‌ای از !TEMPERATURE استفاده کنید. با تعیین دما برای هر گره یا گروه گره، نیروهای گره‌ای معادل تحلیل تنش حرارتی بر اساس اختلاف با دمای مرجع یا دمای قبلی مونتاژ می‌شوند. ضریب انبساط حرارتی در تعریف ماده داده می‌شود. دمای مرجع با !REFTEMP مشخص می‌شود.
دما را می‌توان مستقیماً در فایل کنترل مشخص کرد یا از فایل نتیجه تحلیل هدایت حرارتی یا تحلیل دیگر خواند. با READRESULT، دمای گره‌ای خطوط داده خوانده نمی‌شود و به‌جای آن داده نتیجه مشخص‌شده با SSTEP، INTERVAL، READTYPE و پارامترهای مرتبط خوانده می‌شود. در استفاده از فایل نتیجه، زمان ذخیره یا شماره گام آن باید با مشخصات سمت تحلیل سازه‌ای متناظر باشد.
چون !TEMPERATURE پارامتر AMP ندارد، تحت کنترل مقیاس تابع دامنه نیست. برای تغییر تاریخچه دما، خود داده دما، نتایج تحلیل حرارتی خوانده‌شده یا تقسیم‌بندی گام را کنترل کنید.
شرایط اولیه و مقادیر تجویزشده در تحلیل دینامیکی (سرعت و شتاب)¶
در تحلیل دینامیکی، با !VELOCITY و !ACCELERATION می‌توان شرایط اولیه یا مقادیر تجویزشده سرعت و شتاب را تعیین کرد. هر دو، گره یا گروه گره، بازه درجات آزادی و مقدار را می‌گیرند. بازه درجات آزادی 1 تا 6 است و در مدل‌های دارای درجات آزادی دورانی، 4 تا 6 متناظر با سرعت زاویه‌ای یا شتاب زاویه‌ای‌اند.
TYPE=INITIAL سرعت اولیه یا شتاب اولیه در آغاز تحلیل را تعیین می‌کند. اگر سرعت اولیه داده شود، شتاب اولیه برای سازگاری با معادله حرکت محاسبه می‌شود. اگر شتاب اولیه داده شود، مسیری برای محاسبه سرعت اولیه وجود دارد.
TYPE=TRANSIT سرعت یا شتاب تجویزشده وابسته به زمان را تعیین می‌کند. اگر TYPE حذف شود، TRANSIT در نظر گرفته می‌شود. با AMP، تابع دامنه در زمان تحلیل دینامیکی درون‌یابی شده و به‌عنوان ضریب در مقدار تجویزشده ضرب می‌شود.
نیروهای تحریک در تحلیل پاسخ فرکانسی¶
نیروهای تحریک در تحلیل پاسخ فرکانسی با !FLOAD مشخص می‌شوند. برای یک گره، گروه گره یا گروه سطح، شماره درجه آزادی و مقدار را تعیین کنید. مقدار داده‌شده به‌عنوان نیروی تحریک در راستای مختصاتی متناظر در نظر گرفته می‌شود؛ مشخصات تغییرات زمانی مانند AMP که در !CLOAD و !DLOAD به‌کار می‌روند استفاده نمی‌شوند.
دامنه مختلط تحریک هارمونیک با پارامتر LOAD CASE به‌طور جداگانه برای بخش حقیقی و موهومی تعیین می‌شود. با نوشتن دو کارت برای یک هدف یکسان، یکی با LOAD CASE=1 و دیگری با LOAD CASE=2، می‌توان تحریک دارای اختلاف فاز را بیان کرد.
بعدِ مقدار به هدف مشخص‌شده بستگی دارد. برای شماره گره یا نام گروه گره، مقدار یک نیروی متمرکز است؛ برای نام گروه سطح، مقدار نیروی سطحی بر واحد مساحت است. وقتی گروه سطح مشخص شود، نیرو روی سطح انتگرال‌گیری شده و مانند فشار سطحی در !DLOAD به نیروهای گره‌ای معادل توزیع می‌شود. با این حال، برخلاف فشار، راستا نه نرمال سطح بلکه راستای مختصاتی متناظر با شماره درجه آزادی مشخص‌شده است.
قیود چندنقطه‌ای¶
اگر لازم باشد میان چند درجه آزادی گره‌ای رابطه‌ای خطی اعمال شود، از قابلیت قید چندنقطه‌ای استفاده کنید. کلیدواژه متناظر !EQUATION است و می‌تواند روابطی مانند کوپل صلب، مرزهای تناوبی و رابطه جابه‌جایی میان گره‌ها را که با قید ثابت یک گره و یک درجه آزادی به‌سختی بیان می‌شوند تعریف کند.
برای نحوه استفاده از قیود چندنقطه‌ای، روش پردازش آن‌ها در حل‌گر خطی و رابطه با دیگر قابلیت‌های کوپل درجات آزادی مانند تماس TIED، به قیود چندنقطه‌ای مراجعه کنید.
شرایط مرزی در تحلیل هدایت حرارتی¶
در تحلیل هدایت حرارتی، دمای ثابت، شار حرارتی، همرفت و تابش به‌عنوان شرایط مرزی اعمال می‌شوند. جدا از !STEP در تحلیل سازه‌ای، کنترل زمان تحلیل حرارتی با !HEAT مشخص می‌شود.
| کلیدواژه | هدف | توضیح | تعیین دامنه |
|---|---|---|---|
!FIXTEMP | گره یا گروه گره | دما را ثابت می‌کند. | AMP |
!CFLUX | گره یا گروه گره | شار حرارتی متمرکز گره‌ای را اعمال می‌کند. | AMP |
!DFLUX | المان یا گروه المان | شار حرارتی توزیع‌شده را به حجم یا وجه المان اعمال می‌کند. | AMP |
!SFLUX | گروه سطح | شار حرارتی را به گروه سطح اعمال می‌کند. | AMP |
!FILM | المان یا گروه المان | شرط مرزی همرفت را به وجه المان اعمال می‌کند. | AMP1، AMP2 |
!SFILM | گروه سطح | شرط مرزی همرفت را به گروه سطح اعمال می‌کند. | AMP1، AMP2 |
!RADIATE | المان یا گروه المان | شرط مرزی تابش را به وجه المان اعمال می‌کند. | AMP1، AMP2 |
!SRADIATE | گروه سطح | شرط مرزی تابش را به گروه سطح اعمال می‌کند. | AMP1، AMP2 |
در !DFLUX، BF بیانگر تولید حرارت حجمی و S0 تا S6 بیانگر شار حرارتی روی وجوه المان‌اند. در !FILM، وجه با F0 تا F6 و در !RADIATE با R0 تا R6 مشخص می‌شود. چون تطابق شماره وجه با وجه واقعی المان به نوع المان بستگی دارد، برای جزئیات به مرجع هر کلیدواژه مراجعه کنید.
در مرز همرفتی، ضریب همرفت و دمای خارجی مشخص می‌شوند. در مرز تابشی، ضریب متناظر با گسیلندگی و دمای محیط مشخص می‌شوند. AMP1 به ضریب و AMP2 به دمای خارجی یا محیطی مربوط است و برای هر یک می‌توان تغییر زمانی مستقل تعریف کرد.
توابع دامنه¶
تابع دامنه تغییر زمانی شرط مرزی یا بار را با جدول زمان و مقدار تعریف می‌کند. در ورودی، جدول زمان نام‌دار با !AMPLITUDE تعریف و از پارامتر AMP، AMP1 یا AMP2 کلیدواژه هدف به آن ارجاع داده می‌شود.
کلیدواژه‌های اصلی قابل استفاده عبارت‌اند از:
- تحلیل سازه‌ای:
!BOUNDARY،!CLOAD،!DLOAD،!SPRING - تحلیل دینامیکی:
!VELOCITY،!ACCELERATION - تحلیل هدایت حرارتی:
!FIXTEMP،!CFLUX،!DFLUX،!SFLUX،!FILM،!SFILM،!RADIATE،!SRADIATE
!AMPLITUDE به‌صورت جدول (DEFINITION=TABULAR) خوانده می‌شود. مقادیر بین زمان‌های جدول به‌صورت خطی درون‌یابی می‌شوند؛ پیش از نخستین زمان جدول، مقدار نخست و پس از آخرین زمان جدول، مقدار آخر استفاده می‌شود.
زمان مورد استفاده برای ارزیابی دامنه در تحلیل استاتیکی سازه‌ای از تنظیم TIME پیروی می‌کند. با STEP TIME (پیش‌فرض)، زمان از آغاز گام و با TOTAL TIME، زمان از آغاز تحلیل به‌کار می‌رود. در تحلیل دینامیکی، مستقل از تنظیم TIME، زمان از آغاز تحلیل استفاده می‌شود.
نوع مقدار با VALUE تعیین می‌شود. در RELATIVE (پیش‌فرض)، مقدار دامنه در مقداری که برای کلیدواژه ارجاع‌دهنده تعیین شده است ضرب می‌شود. در ABSOLUTE برای تحلیل سازه‌ای، خود مقدار دامنه به‌عنوان مقدار بار یا شرط مرزی استفاده می‌شود. با این حال، برای !BOUNDARY و !SPRING در تحلیل استاتیکی سازه‌ای، حتی با تعیین ABSOLUTE نیز مقدار دامنه به‌صورت ضریبی برای ضرب در مقدار تعیین‌شده برای کلیدواژه در نظر گرفته می‌شود.
وقتی !CLOAD و !DLOAD در تحلیل استاتیکی سازه‌ای طی چند گام پیوسته فعال می‌مانند، اگر AMP تعیین نشده باشد، از گام دوم به بعد مقدار تعیین‌شده برای کلیدواژه مستقیماً و بدون ضرب در ضریب بار گام اعمال می‌شود. اگر AMP تعیین شده باشد، در هر گام مقدار دامنه دنبال می‌شود.
!TEMPERATURE مشمول توابع دامنه نیست.
موارد مرتبط¶
- کنترل گام — فعال‌سازی گام‌به‌گام شرایط مرزی، بارها و تماس و نیز کنترل افزایش در تحلیل سازه‌ای.
- حل‌گر و پیش‌شرط‌گذاری — روش پردازش قیود چندنقطه‌ای و نحوه برخورد حل‌گر خطی.
- تماس و تعبیه — نمای کلی قیود تماس و تعبیه.
- خروجی و راه‌اندازی مجدد — نمای کلی فایل‌های نتیجه مورد استفاده در
!TEMPERATURE, READRESULTو سازوکار راه‌اندازی مجدد. - مرجع کلیدواژه:
- تحلیل سازه‌ای:
!BOUNDARY،!CLOAD،!DLOAD،!SPRING،!TEMPERATURE،!REFTEMP - تحلیل دینامیکی:
!VELOCITY،!ACCELERATION - تحلیل هدایت حرارتی:
!FIXTEMP،!CFLUX،!DFLUX،!SFLUX،!FILM،!SFILM،!RADIATE،!SRADIATE - مشترک و تعریف مش:
!AMPLITUDE،!EQUATION