کنترل گام¶

تحلیل سازه‌ای FrontISTR با تغییر دادن شرایط مرزی، بارها، تماس و فعال‌سازی المان‌ها به‌صورت گام‌به‌گام پیش می‌رود. این صفحه بازه زمانی، زیرگام‌ها، معیارهای همگرایی و نحوه انتخاب بین افزایش‌های ثابت و افزایش‌های خودکار/cutback را برای هر گام توضیح می‌دهد.

اصطلاحات مربوط به زمان تحلیل¶

در این صفحه، زمان تحلیل با اصطلاحات زیر از یکدیگر تفکیک می‌شود.

• زمان جاری: کل زمان سپری‌شده از آغاز تحلیل.
• زمان گام: زمان سپری‌شده از آغاز گام فعلی.
• بازه زمانی: زمان تحلیلی که در یک گام پیش می‌رود.
• زمان نسبی: زمان گام تقسیم بر بازه زمانی. در آغاز گام 0 و در پایان گام 1 است.
• افزایش زمانی: افزایش از زمان جاری تا زمان بعدی که در آن تعادل حل می‌شود.

نمای کلی قابلیت‌ها¶

کنترل گام از دیدگاه‌های زیر تشکیل می‌شود.

در تحلیل استاتیکی می‌توان افزایش ثابت یا افزایش خودکار/cutback را انتخاب کرد. در تحلیل دینامیکی نیز می‌توان با چند !STEP شرایط را تغییر داد و توصیه می‌شود هم افزایش زمانی ثابت و هم بازه زمانی گام با !STEP مشخص شوند. در !DYNAMIC، n_step و t_delta در صورت حذف !STEP یا برای سازگاری با نسخه‌های پیشین به‌عنوان مقادیر پیش‌فرض در نظر گرفته می‌شوند. افزایش خودکار/cutback با روش‌های ضمنی غیرخطی قابل استفاده است. کنترل زمان در تحلیل هدایت حرارتی نه با !STEP بلکه با مشخصات گام زمانی در !HEAT انجام می‌شود.

شرایطی که در یک گام فعال می‌شوند با شناسه گروه مشخص می‌شوند. از آنجا که شرایط مرزی، بارها، تماس و فعال‌سازی المان‌ها را می‌توان برای هر گام تغییر داد، بارگذاری مرحله‌ای، تغییر شرایط تماس و تحلیل‌های دارای توالی ساخت را می‌توان در یک فایل کنترل تحلیل بیان کرد. برای انتخاب حالت‌های فعال‌سازی/غیرفعال‌سازی المان، به فعال‌سازی/غیرفعال‌سازی المان مراجعه کنید.

انتخاب کنترل گام¶

روش افزایش را بر اساس غیرخطی بودن تحلیل و زمان‌های خروجی مورد نیاز انتخاب کنید.

• در تحلیل‌های خطی یا تحلیل‌هایی که در یک گام کامل می‌شوند، اغلب نیازی به تنظیم جزئی کنترل افزایش نیست.
• در تحلیل‌های استاتیکی غیرخطی که بار و پاسخ به‌نرمی تغییر می‌کنند، افزایش ثابت اغلب کافی است. اگر همگرایی دشوار است، افزایش زمانی را کاهش دهید.
• در تحلیل‌هایی که شامل آغاز یا جدایش تماس، پیشرفت تسلیم، تغییرشکل بزرگ یا تغییر ناگهانی غیرخطی بودن ماده هستند، ابتدا افزایش خودکار/cutback را بررسی کنید. در نواحی با همگرایی آسان می‌توان افزایش را بزرگ‌تر و در نواحی با همگرایی دشوار آن را کوچک‌تر کرد.
• اگر هنگام استفاده از افزایش خودکار به نتایج در زمان‌های مشخص نیاز دارید، هم‌زمان از فهرست زمان‌های خروجی استفاده کنید.

معیارهای همگرایی را با توجه به توازن میان پایداری تحلیل و زمان محاسبه تنظیم کنید. سخت‌گیرانه‌تر کردن معیارهای همگرایی دقت تعادل نتایج را افزایش می‌دهد، اما تعداد تکرارها را بیشتر می‌کند. در تحلیل‌های شامل تماس یا ضرایب لاگرانژ، علاوه بر معیار معمول باقیمانده، تعداد تکرارهای تماس و معیار ضریب لاگرانژ نیز بر روند پیشرفت محاسبه اثر می‌گذارند.

کنترل گام در تحلیل استاتیکی¶

تحلیل استاتیکی از یک یا چند گام تحلیل تشکیل می‌شود. تکرار روی گام‌ها «حلقه گام» و تکراری که یک گام را با تقسیم آن به افزایش‌های زمانی حل می‌کند «حلقه زیرگام» نامیده می‌شود. در هر زیرگام، تعادل با استفاده از ضریب بار، شرایط مرزی، وضعیت تماس و سایر شرایط در زمان مشخص‌شده محاسبه می‌شود.

در افزایش ثابت، افزایش زمانی داخل گام با مقدار مشخص‌شده پیش می‌رود. اگر همگرایی حاصل نشود، تحلیل در همان نقطه خاتمه می‌یابد.

در افزایش خودکار/cutback، مقدار پایه افزایش زمانی بعدی dtime_base بر اساس وضعیت همگرایی زیرگام قبلی به‌روزرسانی می‌شود. اگر همگرایی حاصل نشود، حالت ذخیره‌شده قبلی بازیابی می‌شود و همان بازه زمانی با افزایش زمانی کوچک‌تر دوباره محاسبه می‌شود.

جریان افزایش خودکار/cutback به صورت زیر است.

1. در آغاز گام، افزایش زمانی اولیه به‌عنوان dtime_base استفاده می‌شود.
2. افزایش زمانی واقعی را طوری تعیین کنید که از زمان پایان گام یا زمان خروجی بعدی عبور نکند.
3. تعادل را در زمانی محاسبه کنید که به اندازه افزایش زمانی از زمان جاری جلو رفته است.
4. اگر محاسبه همگرا شود، زمان را جلو ببرید و dtime_base بعدی را بر اساس وضعیت همگرایی افزایش یا کاهش دهید.
5. اگر محاسبه همگرا نشود، حالت را بازیابی کنید، dtime_base را با نسبت کاهش cutback کم کنید و دوباره محاسبه کنید.
6. وقتی زمان جاری به زمان پایان گام رسید، آن گام را پایان دهید.

افزایش یا کاهش افزایش زمانی از وضعیت تکرار زیرگام قبلی تعیین می‌شود. سه کمیت نماینده‌ای که برای این تصمیم استفاده می‌شوند عبارت‌اند از:

اگر حالتی که در آن هر یک از N_max، N_sum یا N_cont از آستانه سمت کاهش خود فراتر می‌رود به تعداد دفعات مشخص‌شده ادامه یابد، افزایش زمانی کاهش می‌یابد. برعکس، اگر حالتی که در آن هر سه مقدار در محدوده آستانه‌های سمت افزایش باقی می‌مانند به تعداد دفعات مشخص‌شده ادامه یابد، افزایش زمانی افزایش داده می‌شود. هنگام افزایش، مقدار طوری تنظیم می‌شود که از حد بالایی فراتر نرود.

در افزایش خودکار/cutback، تحلیل در موارد زیر با شکست خاتمه می‌یابد.

• پیش از رسیدن به زمان پایان گام، حد بالای تعداد زیرگام‌ها فرا برسد.
• مقدار پایه افزایش زمانی از حد پایین افزایش زمانی کمتر شود.
• حد بالای cutbackهای پیاپی فرا برسد.

مثال زیر افزایش خودکار را فعال می‌کند و افزایش زمانی اولیه را 0.01، بازه زمانی گام را 2.5، حد پایین افزایش زمانی را 1E-5، حد بالای افزایش زمانی را 0.3 و بیشینه تعداد زیرگام‌ها را 200 تنظیم می‌کند. مجموعه پارامتر افزایش خودکار AP1 و فهرست زمان خروجی TP1 که شامل زمان‌های کل 1.5، 2.7 و 3.9 است به گام اختصاص داده می‌شوند.

!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

برای قالب ورودی و مقدار پیش‌فرض هر پارامتر، به !STEP، !AUTOINC_PARAM و !TIME_POINTS مراجعه کنید.

کنترل گام در تحلیل دینامیکی¶

برای انتگرال‌گیری مستقیم زمانی در تحلیل دینامیکی، روش حل و پارامترهای انتگرال‌گیری زمانی را با !DYNAMIC و گام‌های تحلیل، گروه‌های شرایط مرزی و بار و روش افزایش را با !STEP مشخص کنید. اگر !STEP حذف شود، تحلیل به‌صورت یک تحلیل تک‌گامی در نظر گرفته می‌شود که همه شرایط مرزی و بارها در آن فعال هستند.

در افزایش ثابت، در خط دوم !STEP، DTIME, ETIME را مشخص کنید تا افزایش زمانی و بازه زمانی گام برای هر گام کنترل شود. تعریف چند !STEP امکان تغییر گروه‌های شرایط مرزی و بار فعال را برای هر گام فراهم می‌کند. در !DYNAMIC، t_delta و n_step به‌عنوان مقادیر پیش‌فرض برای ورودی تک‌گامی قدیمی که !STEP در آن حذف شده و نیز برای سازگاری با نسخه‌های پیشین در نظر گرفته می‌شوند. برای ورودی جدید، توصیه می‌شود حتی هنگام استفاده از افزایش ثابت نیز شرایط زمانی را صریحاً با !STEP مشخص کنید.

هنگام استفاده از افزایش خودکار، !STEP, INC_TYPE=AUTO را مشخص کنید و افزایش زمانی اولیه، بازه زمانی گام، حد پایین افزایش زمانی و حد بالای افزایش زمانی را در خط داده !STEP ارائه دهید. در روش ضمنی غیرخطی، افزایش زمانی بر اساس وضعیت تکرارهای نیوتن و تکرارهای تماس افزایش یا کاهش می‌یابد؛ اگر همگرایی حاصل نشود، حالت قبلی بازیابی و محاسبه با افزایش زمانی کوچک‌تر تکرار می‌شود.

در !STEP، TYPE (STATIC/VISCO) کلید تغییر وابستگی زمانی ماده برای گام است و فقط در تحلیل استاتیکی معتبر است. در تحلیل دینامیکی به آن ارجاع نمی‌شود و در آن افزایش زمانی همیشه به‌عنوان زمان واقعی در نظر گرفته می‌شود؛ بنابراین در !STEP تحلیل دینامیکی، مشخص کردن TYPE اثری ندارد.

روش انتگرال‌گیری زمانی و ضرایبی مانند ضرایب روش Newmark-β با !DYNAMIC مشخص می‌شوند. برای قالب ورودی، به !DYNAMIC و !STEP مراجعه کنید.

کنترل گام در تحلیل هدایت حرارتی¶

گام زمانی تحلیل هدایت حرارتی با !HEAT مشخص می‌شود. !HEAT مجموعه‌ای از مقادیر شامل گام زمانی، زمان پایان، کمینه گام زمانی، بیشینه تغییر دما، تعداد تکرارها و معیار همگرایی را مشخص می‌کند.

کنترل زمان در تحلیل هدایت حرارتی با سازوکاری جدا از !STEP, INC_TYPE=AUTO برای تحلیل استاتیکی سازه‌ای عمل می‌کند. بنابراین هنگام تنظیم گام زمانی در تحلیل هدایت حرارتی از !STEP استفاده نکنید و به‌جای آن مشخصات !HEAT را به کار ببرید. برای قالب ورودی، به !HEAT مراجعه کنید.

مشخص کردن زمان‌های خروجی¶

از آنجا که هنگام استفاده از افزایش خودکار، افزایش زمانی بر اساس همگرایی تغییر می‌کند، زمان‌های خروجی نتایج ممکن است از پیش معلوم نباشند. !TIME_POINTS فهرستی از زمان‌ها است که برای تنظیم افزایش زمانی استفاده می‌شود تا تعادل حتماً در زمان‌های مشخص‌شده محاسبه شود و نتایج در آن زمان‌ها قابل خروجی باشند.

فهرست زمان را می‌توان یا به‌صورت زمان کل از آغاز تحلیل یا به‌صورت زمان گام از آغاز گام مشخص کرد. برای مشخص کردن زمان‌های مشترک میان چند گام از زمان کل، و برای مشخص کردن موقعیت‌های نسبی یکسان خروجی در هر گام از زمان گام استفاده کنید.

برای هر گام، فهرست زمان مورد استفاده از !STEP ارجاع داده می‌شود. هنگام استفاده هم‌زمان با افزایش خودکار، افزایش زمانی کوتاه می‌شود تا از زمان خروجی بعدی یا زمان پایان گام عبور نکند. برای قالب ورودی، به !TIME_POINTS مراجعه کنید.

موارد مرتبط¶

• انواع تحلیل — نمای کلی انواع تحلیل مانند تحلیل استاتیکی، تحلیل دینامیکی و تحلیل هدایت حرارتی.
• تکرار غیرخطی و انتگرال‌گیری زمانی — ساختار تکرارهای نیوتن، تکرارهای تماس و انتگرال‌گیری زمانی درون یک زیرگام (معنی تعداد تکرارهای نیوتن و تکرارهای تماس).
• فعال‌سازی/غیرفعال‌سازی المان — نحوه انتخاب کنترل‌های فعال‌سازی المان که با !STEP فعال می‌شوند.
• روش نیوتن-رافسون (نظریه) — نظریه روش حل تکراری.
• معیارهای همگرایی (نظریه) — نظریه سنجه‌های همگرایی.
• !STEP، !AUTOINC_PARAM، !TIME_POINTS — قالب‌های ورودی کنترل گام در تحلیل‌های سازه‌ای و دینامیکی.
• !DYNAMIC، !HEAT — قالب‌های ورودی کنترل زمان در تحلیل دینامیکی و تحلیل هدایت حرارتی.