לדלג לתוכן

תנאי שפה ועומסים

ב־FrontISTR מגדירים תנאי שפה ועומסים באמצעות מילות מפתח עבור אנליזה מבנית, אנליזת הולכת חום ואנליזה דינמית. באנליזה סטטית מבנית, מרכזים את תנאי השפה והעומסים המוגדרים תחת מזהי קבוצה, ומפעילים אותם בכל צעד באמצעות !STEP, בשורת BOUNDARY או LOAD. גם באנליזה דינמית, !BOUNDARY, ‏!CLOAD, ‏!VELOCITY, ‏!ACCELERATION, וכן !SPRING בשיטה האימפליציטית, ניתנים להפעלה לפי קבוצה מתוך !STEP. לתנאים המשתנים בזמן נותנים מקדם באמצעות !AMPLITUDE, ויחסים ליניאריים בין כמה דרגות חופש מוגדרים באמצעות !EQUATION.

סקירת הפונקציות

ניתן לסווג את תנאי השפה והעומסים לפי סוג האנליזה באופן הבא.

סוג אנליזה מילות מפתח עיקריות שימוש
אנליזה מבנית !BOUNDARY קובע אילוץ קבוע, הזזה מוכתבת או סיבוב כפוי סביב מרכז סיבוב.
אנליזה מבנית !CLOAD מפעיל כוח מרוכז בצומת, מומנט על דרגת חופש סיבובית או מומנט פיתול סביב מרכז סיבוב.
אנליזה מבנית !DLOAD מפעיל לחץ משטחי, עומס משטח, כוח נפחי, כבידה או כוח צנטריפוגלי.
אנליזה מבנית !SPRING מוסיף תמיכת קפיץ לדרגת חופש של צומת.
אנליזה מבנית !TEMPERATURE מציין ישירות טמפרטורת צומת לאנליזת מאמצים תרמיים או קורא אותה מקובץ תוצאות.
אנליזה דינמית !VELOCITY, !ACCELERATION קובע מהירות ותאוצה התחלתיות, או מהירות ותאוצה מוכתבות המשתנות בזמן.
אנליזת הולכת חום !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE קובע טמפרטורה, שטף חום, הסעה וקרינה.
משותף !AMPLITUDE מגדיר בטבלה מקדם השתנות בזמן של תנאי שפה ועומסים.
הגדרת רשת !EQUATION מגדיר משוואת אילוץ רב־נקודתי.

באנליזה מבנית, מספרי דרגות החופש הם בדרך כלל 1, ‏2, ‏3 עבור דרגות חופש תרגומיות ו־4, ‏5, ‏6 עבור דרגות חופש סיבוביות. דרגות החופש הסיבוביות רלוונטיות למודלים בעלי שש דרגות חופש, כגון אלמנטי מעטפת וקורה. במודל הכולל רק אלמנטים מוצקים דו־ממדיים או תלת־ממדיים, יש לציין אילוצים ועומסים רק בטווח דרגות החופש הקיים בצמתי היעד.

אילוצי הזזה באנליזה מבנית

אילוצי הזזה מוגדרים באמצעות !BOUNDARY. עבור צומת או קבוצת צמתים מציינים טווח דרגות חופש וערך. ערך 0 יוצר אילוץ קבוע, וערך שאינו 0 יוצר הזזה או סיבוב מוכתבים.

באנליזה מבנית, !BOUNDARY מקבל טווח דרגות חופש מ־1 עד 6. המספרים 1 עד 3 הם הזזות תרגומיות, ו־4 עד 6 הם אילוצי סיבוב בצמתים בעלי דרגות חופש סיבוביות. אפשר לציין טווח דרגות חופש יחד; לדוגמה, קיבוע בו־זמני של 1 עד 3 מגביל את כל התרגומים.

כאשר מציינים את הפרמטר AMP, ערך האילוץ משתנה בזמן לפי פונקציית אמפליטודה. בציון רגיל, ההזזה המוכתבת ניתנת כהגדלה בהתאם למקדם העומס בצעד או לשינוי בפונקציית האמפליטודה. כאשר מציינים TOTAL=YES, הערך הנתון מטופל כערך יעד של ההזזה הכוללת.

כאשר מציינים ROT_CENTER, ניתן להחיל אילוץ סיבובי ביחס לקבוצת צמתי מרכז. בציון זה מחושבות ההזזות התרגומיות של קבוצת צמתי היעד מכמות הסיבוב. השילוב של ROT_CENTER עם TOTAL=YES אינו נתמך, ולכן אילוץ סיבובי סביב מרכז סיבוב משמש כציון אינקרמנטלי.

עומסים מרוכזים באנליזה מבנית

עומס מרוכז בצומת מוגדר באמצעות !CLOAD. כאשר מציינים צומת או קבוצת צמתים, מספר דרגת חופש וערך עומס, הוא מורכב כעומס באגף ימין עבור אותה דרגת חופש.

ערכים הניתנים לדרגות החופש התרגומיות 1 עד 3 מטופלים ככוחות צומת בכיווני הקואורדינטות. במודל בעל דרגות חופש סיבוביות, ציון 4 עד 6 מאפשר להחיל מומנט על דרגות החופש הסיבוביות. כאשר מציינים את הפרמטר AMP, העומס המרוכז מוכפל בערך פונקציית האמפליטודה.

כאשר מציינים ROT_CENTER, העומס מוחל כמומנט פיתול סביב קבוצת צמתי מרכז. במקרה זה, וקטור מומנט הפיתול שצוין מחולק לכוחות צומת על סמך וקטורי המיקום מן המרכז אל קבוצת צמתי היעד. אם המרכז וצומת היעד נמצאים באותו מיקום, אי אפשר לחלק את המומנט, ולכן יש לבדוק את הקשר הגאומטרי בין מרכז הסיבוב לנקודות העומס.

יש לנקוט זהירות במודל שבו !CLOAD מוגדר עבור קבוצת צמתים, כאשר משתמשים גם ב־!MESH עם REFINE (עידון רשת, Refiner). בעת העידון נוצרים צמתי ביניים חדשים על שפות השייכות לקבוצת הצמתים המקורית, וגם הם מתווספים לאותה קבוצת צמתים. מאחר ש־!CLOAD מחיל אותו ערך עומס מרוכז על כל צומת בקבוצה, העומס מוחל ללא שינוי גם על צמתי הביניים החדשים, ולכן העומס הכולל עשוי להיות שונה מזה שהתכוונו אליו לפני העידון. כאשר מגדירים עומס מרוכז באמצעות קבוצת צמתים, רצוי להביא בחשבון את הגדלת מספר נקודות העומס עקב העידון, או לציין ישירות צמתים בודדים.

עומסים מבוזרים וכוחות נפחיים באנליזה מבנית

עומסים מבוזרים וכוחות נפחיים מוגדרים באמצעות !DLOAD. ‏!DLOAD מאפשר לתת סוג עומס ופרמטרים לקבוצת אלמנטים או לקבוצת משטחים. השתנות בזמן מוגדרת באמצעות הפרמטר AMP.

סוגי העומס העיקריים הם כדלקמן.

סוג עומס תוכן
P0, ‏PP, ‏P1–P6 מפעילים לחץ על פני אלמנט. ההתאמה בין מספר הפאה לפאת האלמנט תלויה בסוג האלמנט.
PX, ‏PY, ‏PZ מציינים במפורש כיוון קואורדינטה ללחץ. בעת הקלט הם מומרים לווקטור כיוון.
S... עומס משטח על קבוצת משטחים. מספר הפאה מתקבל מהגדרת קבוצת המשטחים.
BX, ‏BY, ‏BZ מפעילים כוח נפחי בכיוון קואורדינטה.
GRAV מגדיר וקטור תאוצת כבידה. בשילוב עם צפיפות החומר הוא מורכב ככוח נפחי.
CENT מפעיל כוח צנטריפוגלי על סמך ציר סיבוב ומהירות זוויתית.

כאשר מציינים FOLLOW=YES, לחץ המשטח עוקב אחר כיוון הפאה לאחר העיוות. לציון זה יש משמעות באנליזה מבנית המתחשבת בעיוותים סופיים. כאשר גאומטריה לא־ליניארית אינה פעילה, הלחץ העוקב מושבת במימוש.

בדומה ל־P1 עד P6 ול־S1 עד S6 בצד האנליזה התרמית, משמעות מספר הפאה שונה לפי סוג האלמנט. להתאמה המדויקת בין מספרי הפאות ולסדר שורות הנתונים, ראו את רפרנס מילות המפתח.

תמיכות קפיץ באנליזה מבנית

תמיכת קפיץ מוגדרת באמצעות !SPRING. כאשר מציינים צומת או קבוצת צמתים, מספר דרגת חופש וקבוע קפיץ, קשיחות הקפיץ מתווספת לרכיב האלכסוני של הקשיחות בדרגת החופש המתאימה, ובאגף ימין מורכב כוח התגובה של הקפיץ ככוח פנימי.

ציון דרגות החופש 1 עד 3 מטופל כקפיץ תרגומי. במודל בעל דרגות חופש סיבוביות, ציון 4 עד 6 מאפשר להגדיר קפיץ סיבובי. יש לבדוק את מבנה דרגות החופש כדי שלא להחיל קפיץ על דרגת חופש שאינה קיימת במודל.

הייחוס להזזה שעליה מתנגד הקפיץ נבחר באמצעות הפרמטר INCREMENTAL. בברירת המחדל INCREMENTAL=NO, כוח תגובת הקפיץ פרופורציוני להזזה המצטברת מתחילת האנליזה; כלומר הכוח הפנימי הוא מכפלת קבוע הקפיץ בהזזה המצטברת. ב־INCREMENTAL=YES, מיקום הייחוס של הקפיץ נקבע מחדש בכל הגדלה למצב שהתכנס בהגדלה הקודמת, וכוח התגובה פרופורציוני רק להגדלת ההזזה בתוך ההגדלה הנוכחית. לכן הכוח הפנימי הוא מכפלת קבוע הקפיץ בהגדלת ההזזה הנוכחית, והזזה שהצטברה בהגדלות קודמות אינה תורמת לכוח תגובת הקפיץ.

השתנות קבוע הקפיץ בזמן ניתנת באמצעות הפרמטר AMP. כאשר מציינים שם פונקציית אמפליטודה, קבוע הקפיץ מוכפל בערכה. ערך האמפליטודה מוערך בזמן הקצה של ההגדלה הנוכחית, ולכן ניתן לייצג תמיכה הנכנסת למגע או משתחררת במהלך הצעד. ללא AMP, קבוע הקפיץ אינו משתנה בזמן באמצעות פונקציית אמפליטודה.

גם INCREMENTAL וגם AMP תקפים הן באנליזה סטטית והן באנליזה דינמית בשיטה האימפליציטית. כדי להפעיל או להשבית את תמיכת הקפיץ עצמה לפי צעד, משתמשים במזהה קבוצה וב־!STEP, עם ציון LOAD.

עומס טמפרטורה באנליזה מבנית

כאשר מחילים עומס עקב עיבור תרמי באנליזה מבנית, משתמשים ב־!TEMPERATURE. ציון טמפרטורה לכל צומת או קבוצת צמתים גורם להרכבת כוח צומת שקול לאנליזת מאמצים תרמיים על בסיס ההפרש מטמפרטורת הייחוס או מהטמפרטורה הקודמת. מקדם ההתפשטות התרמית מוגדר בצד הגדרת החומר. טמפרטורת הייחוס מוגדרת באמצעות !REFTEMP.

ניתן לציין את הטמפרטורה ישירות בקובץ הבקרה, או לקרוא אותה מקובץ תוצאות של אנליזת הולכת חום וכדומה. כאשר מציינים READRESULT, אין קוראים את טמפרטורות הצמתים משורות הנתונים, אלא קוראים נתוני תוצאות שנבחרו באמצעות SSTEP, ‏INTERVAL, ‏READTYPE וכדומה. בשימוש בקובץ תוצאות, זמן השמירה או מספר הצעד של קובץ הפלט חייבים להתאים לציון בצד האנליזה המבנית.

ל־!TEMPERATURE אין פרמטר AMP, ולכן הוא אינו כפוף לבקרת מקדם באמצעות פונקציית אמפליטודה. כדי לשנות היסטוריית טמפרטורה, שולטים בנתוני הטמפרטורה עצמם, בתוצאות האנליזה התרמית הנקראות, או בחלוקת הצעדים.

תנאים התחלתיים וערכים מוכתבים באנליזה דינמית (מהירות ותאוצה)

באנליזה דינמית, !VELOCITY ו־!ACCELERATION מאפשרים לתת תנאים התחלתיים או ערכים מוכתבים של מהירות ותאוצה. בשניהם מציינים צומת או קבוצת צמתים, טווח דרגות חופש וערך. טווח דרגות החופש הוא 1 עד 6; במודל בעל דרגות חופש סיבוביות, 4 עד 6 מתאימים למהירות זוויתית או לתאוצה זוויתית.

TYPE=INITIAL מציין מהירות התחלתית או תאוצה התחלתית בתחילת האנליזה. כאשר ניתנת מהירות התחלתית, התאוצה ההתחלתית מחושבת בהתאם למשוואת התנועה. כאשר ניתנת תאוצה התחלתית, קיים מסלול שבו מחושבת המהירות ההתחלתית.

TYPE=TRANSIT מציין מהירות או תאוצה מוכתבות המשתנות בזמן. אם TYPE מושמט, הוא מטופל כ־TRANSIT. כאשר מציינים AMP, פונקציית האמפליטודה עוברת אינטרפולציה בזמן האנליזה הדינמית וערכה מוכפל בערך המוכתב.

אילוץ רב־נקודתי

כאשר רוצים להטיל יחס ליניארי בין דרגות חופש של כמה צמתים, משתמשים בפונקציית אילוץ רב־נקודתי. מילת המפתח המתאימה היא !EQUATION, והיא מאפשרת להגדיר קשרים שקשה לבטא באמצעות אילוץ קבוע של צומת יחיד ודרגת חופש יחידה, כגון קישור קשיח, תנאי שפה מחזוריים או יחסי הזזה בין צמתים.

לבחירת אופן השימוש באילוצים רב־נקודתיים, שיטת העיבוד בצד הפותר הליניארי והקשר לפונקציות אחרות של צימוד דרגות חופש (כגון מגע TIED), ראו אילוץ רב־נקודתי.

תנאי שפה באנליזת הולכת חום

באנליזת הולכת חום ניתן להגדיר כתנאי שפה טמפרטורה קבועה, שטף חום, הסעה וקרינה. בשונה מ־!STEP של אנליזה מבנית, בקרת הזמן של האנליזה התרמית מוגדרת באמצעות !HEAT.

מילת מפתח יעד תוכן ציון אמפליטודה
!FIXTEMP צומת או קבוצת צמתים מקבע טמפרטורה. AMP
!CFLUX צומת או קבוצת צמתים מפעיל שטף חום מרוכז בצומת. AMP
!DFLUX אלמנט או קבוצת אלמנטים מפעיל שטף חום מבוזר בנפח האלמנט או על פניו. AMP
!SFLUX קבוצת משטחים מפעיל שטף חום על קבוצת משטחים. AMP
!FILM אלמנט או קבוצת אלמנטים מחיל תנאי שפה של הסעה על פני אלמנט. AMP1, ‏AMP2
!SFILM קבוצת משטחים מחיל תנאי שפה של הסעה על קבוצת משטחים. AMP1, ‏AMP2
!RADIATE אלמנט או קבוצת אלמנטים מחיל תנאי שפה של קרינה על פני אלמנט. AMP1, ‏AMP2
!SRADIATE קבוצת משטחים מחיל תנאי שפה של קרינה על קבוצת משטחים. AMP1, ‏AMP2

ב־!DFLUX, ‏BF מייצג יצירת חום נפחית, ו־S0 עד S6 מייצגים שטף חום על פני אלמנט. ב־!FILM, ‏F0 עד F6, וב־!RADIATE, ‏R0 עד R6, מציינים את פני האלמנט. ההתאמה בין מספר הפאה לפאה בפועל תלויה בסוג האלמנט; לפרטים ראו את הרפרנס של כל מילת מפתח.

בתנאי הסעה נותנים מקדם הסעה וטמפרטורה חיצונית. בתנאי קרינה נותנים מקדם שקול לפליטות וטמפרטורת סביבה. AMP1 מתאים לצד המקדם ו־AMP2 לצד הטמפרטורה החיצונית או טמפרטורת הסביבה, וניתן לתת לכל אחד מהם השתנות בלתי־תלויה בזמן.

פונקציית אמפליטודה

פונקציית אמפליטודה מגדירה את השתנות תנאי השפה והעומסים בזמן באמצעות טבלה של זמן וערך. בקלט מגדירים טבלת זמן בעלת שם באמצעות !AMPLITUDE, ומפנים אליה מהפרמטרים AMP, ‏AMP1, ‏AMP2 של מילות המפתח המתאימות.

מילות המפתח העיקריות הנתמכות הן:

!AMPLITUDE נקרא בפורמט טבלאי (DEFINITION=TABULAR), וסוג הזמן מטופל כזמן צעד (TIME=STEP). ניתן להגדיר ערכים יחסיים או מוחלטים, אך בצד מילת המפתח המשתמשת בהם הם בדרך כלל משמשים כמקדמים המוכפלים בערך בסיס.

!TEMPERATURE אינו נתמך על ידי פונקציית אמפליטודה.

נושאים קשורים