चरण नियंत्रण¶
FrontISTR संरचनात्मक विश्लेषण प्रत्येक चरण में सीमा शर्तों, भारों, संपर्क और तत्व सक्रियण को बदलते हुए आगे बढ़ता है। यह पृष्ठ प्रत्येक चरण के लिए समय अवधि, उपचरण, अभिसरण मानदंड और नियत वृद्धि तथा स्वचालित वृद्धि/cutback के बीच चयन की विधि समझाता है।
विश्लेषण समय की शब्दावली¶
इस पृष्ठ में विश्लेषण समय को निम्न शब्दों से अलग-अलग परिभाषित किया गया है।
- वर्तमान समय: विश्लेषण आरंभ से कुल बीता हुआ समय।
- चरण समय: वर्तमान चरण के आरंभ से बीता हुआ समय।
- समय अवधि: एक चरण में आगे बढ़ाया जाने वाला विश्लेषण समय।
- सापेक्ष समय: चरण समय को समय अवधि से विभाजित किया गया मान। चरण के आरंभ में 0 और अंत में 1 होता है।
- समय वृद्धि: वर्तमान समय से उस अगले समय तक की वृद्धि जहाँ संतुलन हल किया जाता है।
अवलोकन¶
चरण नियंत्रण निम्न पहलुओं के अनुसार व्यवस्थित है।
| पहलू | भूमिका | मुख्य विनिर्देशन |
|---|---|---|
| वृद्धि विधि | निर्धारित करती है कि चरण नियत वृद्धि से आगे बढ़े या अभिसरण के अनुसार समय वृद्धि समायोजित हो | !STEP |
| चरण प्रकार | निर्धारित करता है कि चरण स्थैतिक विश्लेषण है या श्यानप्रत्यास्थता अथवा क्रीप सहित श्यान विश्लेषण (!SOLUTION के विश्लेषण प्रकार से अलग सेटिंग; केवल स्थैतिक विश्लेषण में मान्य और गतिशील विश्लेषण में संदर्भित नहीं) | !STEP |
| सक्रिय की जाने वाली शर्तें | प्रत्येक चरण के लिए सीमा शर्तों, भारों, संपर्क और तत्व सक्रियण के समूह चुनती हैं | !STEP की डेटा पंक्तियाँ |
| अभिसरण मानदंड | प्रत्येक चरण के लिए अवशेष, Lagrange गुणक और विस्थापन वृद्धि जैसे मानदंड समायोजित करता है | !STEP |
| आउटपुट समय | स्वचालित वृद्धि उपयोग होने पर वे समय निर्दिष्ट करता है जहाँ गणना और आउटपुट अवश्य होना चाहिए | !TIME_POINTS और !STEP |
स्थैतिक विश्लेषण में नियत वृद्धि या स्वचालित वृद्धि/cutback चुना जा सकता है। गतिशील विश्लेषण में भी अनेक !STEP प्रविष्टियों से शर्तें बदली जा सकती हैं, और नियत समय वृद्धि तथा चरण समय अवधि दोनों को !STEP से निर्दिष्ट करना अनुशंसित है। !DYNAMIC में n_step और t_delta को !STEP छोड़े जाने पर या पश्च-संगतता के लिए डिफ़ॉल्ट माना जाता है। स्वचालित वृद्धि/cutback अरैखिक अंतर्निहित विधियों के साथ उपयोग किया जा सकता है। ऊष्मा चालन विश्लेषण का समय नियंत्रण !STEP से नहीं बल्कि !HEAT में समय-चरण विनिर्देशन से किया जाता है।
किसी चरण में सक्रिय शर्तें समूह ID से निर्दिष्ट की जाती हैं। सीमा शर्तें, भार, संपर्क और तत्व सक्रियण चरण के अनुसार बदले जा सकते हैं, इसलिए चरणबद्ध भारण, संपर्क शर्तों का परिवर्तन और निर्माण अनुक्रम वाले विश्लेषण एक ही विश्लेषण नियंत्रण फ़ाइल में व्यक्त किए जा सकते हैं। तत्व सक्रियण/निष्क्रियण मोड के चयन के लिए तत्व सक्रियण और निष्क्रियकरण देखें।
चरण नियंत्रण का चयन¶
विश्लेषण की अरैखिकता और आवश्यक आउटपुट समय के आधार पर वृद्धि विधि चुनें।
- रैखिक विश्लेषण या एक चरण में पूर्ण होने वाले विश्लेषण में वृद्धि नियंत्रण का विस्तृत समायोजन प्रायः आवश्यक नहीं होता।
- ऐसे अरैखिक स्थैतिक विश्लेषण जिनमें भार और प्रतिक्रिया सुचारु रूप से बदलते हैं, उनमें नियत वृद्धि प्रायः पर्याप्त होती है। अभिसरण कठिन हो तो समय वृद्धि घटाएँ।
- संपर्क के आरंभ या विमोचन, यील्डिंग की प्रगति, बड़े विरूपण या सामग्री अरैखिकता में अचानक परिवर्तन वाले विश्लेषणों में पहले स्वचालित वृद्धि/cutback पर विचार करें। आसानी से अभिसरित क्षेत्रों में वृद्धि बढ़ाई जा सकती है और कठिन क्षेत्रों में घटाई जा सकती है।
- स्वचालित वृद्धि के साथ विशिष्ट समय पर परिणाम चाहिए हों तो आउटपुट-समय सूची भी उपयोग करें।
विश्लेषण स्थिरता और गणना समय के संतुलन के लिए अभिसरण मानदंड समायोजित करें। अभिसरण मानदंड कड़े करने से संतुलन की सटीकता बढ़ती है, पर पुनरावृत्तियों की संख्या भी बढ़ती है। संपर्क या Lagrange गुणक वाले विश्लेषणों में सामान्य अवशेष मानदंड के साथ संपर्क पुनरावृत्तियों की संख्या और Lagrange-गुणक मानदंड भी गणना की प्रगति को प्रभावित करते हैं।
स्थैतिक विश्लेषण के लिए चरण नियंत्रण¶
स्थैतिक विश्लेषण एक या अधिक विश्लेषण चरणों से बना होता है। चरणों पर पुनरावृत्ति को चरण लूप और एक चरण को समय वृद्धियों में बाँटकर हल करने वाली पुनरावृत्ति को उपचरण लूप कहते हैं। प्रत्येक उपचरण में निर्दिष्ट समय पर भार गुणक, सीमा शर्तों, संपर्क अवस्था और अन्य शर्तों का उपयोग करके संतुलन की गणना की जाती है।
नियत वृद्धि में चरण के भीतर समय वृद्धि निर्दिष्ट मान से आगे बढ़ती है। अभिसरण विफल होने पर विश्लेषण उसी बिंदु पर समाप्त हो जाता है।
स्वचालित वृद्धि/cutback में अगला आधार समय-वृद्धि मान dtime_base पिछले उपचरण की अभिसरण स्थिति से अद्यतन होता है। अभिसरण विफल होने पर पहले सहेजी गई अवस्था बहाल की जाती है और उसी समय सीमा की छोटी समय वृद्धि से पुनः गणना की जाती है।
स्वचालित वृद्धि/cutback का प्रवाह निम्न है।
- चरण के आरंभ में प्रारंभिक समय वृद्धि को
dtime_baseके रूप में उपयोग करें। - वास्तविक समय वृद्धि इस प्रकार निर्धारित करें कि वह चरण समाप्ति समय या अगले आउटपुट समय से आगे न जाए।
- वर्तमान समय से समय वृद्धि जितना आगे के समय पर संतुलन की गणना करें।
- गणना अभिसरित हो तो समय आगे बढ़ाएँ और अभिसरण स्थिति के अनुसार अगला
dtime_baseबढ़ाएँ या घटाएँ। - गणना अभिसरित न हो तो अवस्था बहाल करें, cutback कमी अनुपात से
dtime_baseघटाएँ और पुनः गणना करें। - वर्तमान समय चरण समाप्ति समय पर पहुँचने पर चरण समाप्त करें।
वृद्धि बढ़ानी है या घटानी है, यह पिछले उपचरण की पुनरावृत्ति स्थिति से निर्धारित होता है। इस निर्णय में प्रयुक्त तीन प्रतिनिधि राशियाँ निम्न हैं।
| राशि | अर्थ |
|---|---|
N_max | Newton विधि की पुनरावृत्तियों की अधिकतम संख्या |
N_sum | Newton विधि पुनरावृत्तियों की कुल संख्या; संपर्क पुनरावृत्ति न होने पर N_max के बराबर |
N_cont | संपर्क पुनरावृत्तियों की संख्या |
यदि N_max, N_sum या N_cont में से कोई अपने कमी-पक्ष सीमा मान से अधिक रहने की अवस्था निर्दिष्ट बार जारी रहती है तो समय वृद्धि घटाई जाती है। इसके विपरीत, यदि तीनों अपने वृद्धि-पक्ष सीमा मानों के भीतर रहने की अवस्था निर्दिष्ट बार जारी रहती है तो समय वृद्धि बढ़ाई जाती है। बढ़ाते समय वृद्धि को ऊपरी सीमा से अधिक न होने के लिए समायोजित किया जाता है।
स्वचालित वृद्धि/cutback में निम्न स्थितियों में विश्लेषण विफल होकर समाप्त होता है।
- चरण समाप्ति समय से पहले उपचरणों की संख्या की ऊपरी सीमा पहुँच जाए।
- आधार समय-वृद्धि मान समय वृद्धि की निचली सीमा से नीचे चला जाए।
- लगातार cutback की ऊपरी सीमा पहुँच जाए।
निम्न उदाहरण स्वचालित वृद्धि सक्षम करता है और प्रारंभिक समय वृद्धि 0.01, चरण समय अवधि 2.5, समय वृद्धि की निचली सीमा 1E-5, ऊपरी सीमा 0.3 तथा अधिकतम 200 उपचरण निर्धारित करता है। कुल समय 1.5, 2.7 और 3.9 वाली स्वचालित-वृद्धि पैरामीटर सेट AP1 और आउटपुट-समय सूची TP1 चरण को सौंपी गई हैं।
!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
प्रत्येक पैरामीटर के इनपुट प्रारूप और डिफ़ॉल्ट मान के लिए !STEP, !AUTOINC_PARAM और !TIME_POINTS देखें।
गतिशील विश्लेषण के लिए चरण नियंत्रण¶
गतिशील विश्लेषण के प्रत्यक्ष समय समाकलन में समाधान विधि और समय-समाकलन पैरामीटर !DYNAMIC से, तथा विश्लेषण चरण, सीमा-शर्त और भार समूह तथा वृद्धि विधि !STEP से निर्दिष्ट करें। !STEP छोड़े जाने पर विश्लेषण को एकल-चरण विश्लेषण माना जाता है जिसमें सभी सीमा शर्तें और भार सक्रिय होते हैं।
नियत वृद्धि में प्रत्येक चरण की समय वृद्धि और चरण समय अवधि नियंत्रित करने के लिए !STEP की दूसरी पंक्ति में DTIME, ETIME निर्दिष्ट करें। अनेक !STEP प्रविष्टियाँ परिभाषित करने से सक्रिय सीमा-शर्त और भार समूह चरण के अनुसार बदले जा सकते हैं। !DYNAMIC में t_delta और n_step पुराने एकल-चरण इनपुट, जहाँ !STEP छोड़ा गया है, और पश्च-संगतता के लिए डिफ़ॉल्ट माने जाते हैं। नए इनपुट में नियत वृद्धि उपयोग होने पर भी समय शर्तें !STEP से स्पष्ट रूप से निर्दिष्ट करना अनुशंसित है।
स्वचालित वृद्धि के लिए !STEP, INC_TYPE=AUTO निर्दिष्ट करें और !STEP डेटा पंक्ति पर प्रारंभिक समय वृद्धि, चरण समय अवधि, समय वृद्धि की निचली सीमा और ऊपरी सीमा दें। अरैखिक अंतर्निहित विधि में Newton पुनरावृत्तियों और संपर्क पुनरावृत्तियों की स्थिति के अनुसार समय वृद्धि बढ़ाई या घटाई जाती है; अभिसरण विफल होने पर पिछली अवस्था बहाल करके छोटी समय वृद्धि से गणना दोहराई जाती है।
!STEP में TYPE (STATIC/VISCO) चरण के लिए सामग्री समय-निर्भरता स्विच है और केवल स्थैतिक विश्लेषण में मान्य है। गतिशील विश्लेषण में इसका संदर्भ नहीं लिया जाता, जहाँ समय वृद्धि सदैव वास्तविक समय के रूप में मानी जाती है; इसलिए गतिशील विश्लेषण में !STEP का TYPE निर्दिष्ट करने का कोई प्रभाव नहीं है।
समय-समाकलन विधि और Newmark-β विधि के गुणांकों जैसे पैरामीटर !DYNAMIC से निर्दिष्ट किए जाते हैं। इनपुट प्रारूप के लिए !DYNAMIC और !STEP देखें।
ऊष्मा चालन विश्लेषण के लिए चरण नियंत्रण¶
ऊष्मा चालन विश्लेषण का समय चरण !HEAT से निर्दिष्ट किया जाता है। !HEAT समय चरण, समाप्ति समय, न्यूनतम समय चरण, अधिकतम तापमान परिवर्तन, पुनरावृत्तियों की संख्या और अभिसरण मानदंड सहित मानों का समूह निर्दिष्ट करता है।
ऊष्मा चालन विश्लेषण का समय नियंत्रण संरचनात्मक स्थैतिक विश्लेषण के !STEP, INC_TYPE=AUTO से अलग तंत्र द्वारा चलता है। इसलिए ऊष्मा चालन विश्लेषण में समय चरण समायोजित करते समय !STEP का उपयोग न करें; इसके स्थान पर !HEAT विनिर्देशन का उपयोग करें। इनपुट प्रारूप के लिए !HEAT देखें।
आउटपुट समय निर्दिष्ट करना¶
स्वचालित वृद्धि में समय वृद्धि अभिसरण के अनुसार बदलती है, इसलिए परिणाम आउटपुट होने के समय पहले से ज्ञात न भी हों। !TIME_POINTS समयों की सूची है जिसका उपयोग समय वृद्धि को इस प्रकार समायोजित करने के लिए किया जाता है कि निर्दिष्ट समयों पर संतुलन अवश्य गणना किया जाए और परिणाम आउटपुट किए जा सकें।
समय सूची को विश्लेषण आरंभ से कुल समय या चरण आरंभ से चरण समय के रूप में निर्दिष्ट किया जा सकता है। अनेक चरणों में समान समय निर्दिष्ट करने के लिए कुल समय और प्रत्येक चरण में समान सापेक्ष आउटपुट स्थान निर्दिष्ट करने के लिए चरण समय उपयोग करें।
प्रत्येक चरण में उपयोग की जाने वाली समय सूची का संदर्भ !STEP से लिया जाता है। स्वचालित वृद्धि के साथ उपयोग करने पर समय वृद्धि इस प्रकार छोटी की जाती है कि वह अगले आउटपुट समय या चरण समाप्ति समय से आगे न जाए। इनपुट प्रारूप के लिए !TIME_POINTS देखें।
संबंधित विषय¶
- विश्लेषण प्रकार — स्थैतिक विश्लेषण, गतिशील विश्लेषण और ऊष्मा चालन विश्लेषण जैसे विश्लेषण प्रकारों का अवलोकन।
- अरैखिक पुनरावृत्ति और समय समाकलन — उपचरण के भीतर Newton पुनरावृत्ति, संपर्क पुनरावृत्ति और समय समाकलन की संरचना (Newton और संपर्क पुनरावृत्तियों की संख्या का अर्थ)।
- तत्व सक्रियण और निष्क्रियकरण —
!STEPसे सक्षम तत्व सक्रियण नियंत्रण चुनने की विधि। - Newton-Raphson विधि (सिद्धांत) — पुनरावृत्त समाधान विधि का सिद्धांत।
- अभिसरण मानदंड (सिद्धांत) — अभिसरण मापों का सिद्धांत।
- !STEP, !AUTOINC_PARAM, !TIME_POINTS — संरचनात्मक और गतिशील विश्लेषण में चरण नियंत्रण के इनपुट प्रारूप।
- !DYNAMIC, !HEAT — गतिक और ऊष्मा चालन विश्लेषण में समय नियंत्रण के इनपुट प्रारूप।