Kihagyás

Peremfeltételek és terhelések

A FrontISTR-ben a szerkezeti, hővezetési és dinamikai analízis peremfeltételeit és terheléseit kulcsszavakkal definiáljuk. Statikus szerkezeti analízisben a megadott peremfeltételek és terhelések csoportazonosító szerint vannak csoportosítva, és lépésenként a !STEP BOUNDARY vagy LOAD sorával aktiválhatók. Dinamikai analízisben az implicit módszerhez tartozó !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION és !SPRING szintén csoportonként aktiválható a !STEP segítségével. Az időben változó feltételek skálázása !AMPLITUDE használatával történik, több szabadságfok közötti lineáris kapcsolatok pedig !EQUATION segítségével definiálhatók.

A funkciók áttekintése

A peremfeltételek és terhelések analízistípus szerint a következőképpen csoportosíthatók.

Analízistípus Fő kulcsszavak Cél
Szerkezeti analízis !BOUNDARY Rögzített kényszereket, előírt elmozdulásokat és forgásközéppont körüli előírt elfordulást alkalmaz.
Szerkezeti analízis !CLOAD Koncentrált csomóponti erőket, az elfordulási szabadságfokokra ható nyomatékokat és forgásközéppont körüli forgatónyomatékot alkalmaz.
Szerkezeti analízis !DLOAD Felületi nyomást, felületi terhelést, térfogati erőt, gravitációt és centrifugális erőt alkalmaz.
Szerkezeti analízis !SPRING Rugós megtámasztást alkalmaz csomóponti szabadságfokokra.
Szerkezeti analízis !TEMPERATURE Közvetlenül megadja a hőfeszültség-analízisben használt csomóponti hőmérsékleteket, vagy eredményfájlból olvassa be őket.
Dinamikai analízis !VELOCITY, !ACCELERATION Kezdeti sebességet vagy gyorsulást, illetve időben változó előírt sebességet vagy gyorsulást alkalmaz.
Hővezetési analízis !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Rögzített hőmérsékletet, hőáramot, konvekciót és sugárzást alkalmaz.
Közös !AMPLITUDE Táblázatos formában időfüggő skálatényezőket ad meg peremfeltételekhez és terhelésekhez.
Hálódefiníció !EQUATION Többpontos kényszeregyenleteket definiál.

Szerkezeti analízisben az 1, 2 és 3 szabadságfokszám általában eltolási, a 4, 5 és 6 pedig elfordulási szabadságfokot jelöl. Az elfordulási szabadságfokok olyan hat szabadságfokú modellekben értelmezhetők, mint a héj- és gerendaelemek. Kizárólag két- vagy háromdimenziós térfogati elemeket tartalmazó modelleknél csak a célcsomópontok tényleges szabadságfok-tartományán belül adjunk meg kényszereket és terheléseket.

Elmozdulási kényszerek szerkezeti analízisben

Az elmozdulási kényszereket a !BOUNDARY kulcsszóval adjuk meg. Egy csomóponthoz vagy csomópontcsoporthoz szabadságfok-tartományt és értéket rendelünk. A 0 érték rögzített kényszert, a nem nulla érték előírt elmozdulást vagy előírt elfordulást jelent.

Szerkezeti analízisben a !BOUNDARY az 1–6 szabadságfok-tartományt fogadja el. Az 1–3 az eltolási elmozdulásnak, a 4–6 az elfordulási szabadságfokkal rendelkező csomópontok elfordulási kényszereinek felel meg. Mivel egy szabadságfok-tartomány egyszerre megadható, például az eltolás az 1–3 tartomány egyidejű rögzítésével korlátozható.

Az AMP paraméter megadásakor az előírt érték időben az amplitúdófüggvény szerint változik. Normál megadás esetén az előírt elmozdulás növekményesen alkalmazódik a lépésen belüli terhelési tényező vagy az amplitúdófüggvény változása szerint. TOTAL=YES megadásakor a megadott érték a célként előírt teljes elmozdulásnak minősül.

ROT_CENTER megadásakor forgásközéppontként megadott csomópontcsoporthoz viszonyított elfordulási kényszer alkalmazható. Ekkor a célcsomópontcsoport eltolási elmozdulásait a forgás mértékéből számítja ki a program, és kényszerként írja elő. A ROT_CENTER és TOTAL=YES kombinációja nem támogatott, ezért a forgásközéppont körüli elfordulási kényszert növekményes megadásként kell használni.

Koncentrált terhelések szerkezeti analízisben

A koncentrált csomóponti terheléseket a !CLOAD kulcsszóval adjuk meg. Csomópont vagy csomópontcsoport, szabadságfokszám és terhelési érték megadásakor a terhelés az adott szabadságfok jobb oldalába kerül.

Az 1–3 eltolási szabadságfokokra megadott értékeket a koordinátairányokban ható csomóponti erőként kezeli a program. Elfordulási szabadságfokokkal rendelkező modellekben a 4–6 értékek az elfordulási szabadságfokokra ható nyomatékokat adhatnak meg. Az AMP paraméter megadásakor a koncentrált terhelés az amplitúdófüggvény értékével szorzódik.

ROT_CENTER megadásakor a terhelés a középponti csomópontcsoport körüli forgatónyomatékként alkalmazódik. Ekkor a megadott nyomatékvektor a középponttól a célcsomópontokig mutató helyvektorok alapján oszlik el csomóponti erőkre. Mivel a nyomaték nem osztható el, ha a középpont és egy célcsomópont azonos helyen van, ellenőrizni kell a forgásközéppont és a terhelési pontok geometriai viszonyát.

Különös figyelem szükséges, ha a !CLOAD csomópontcsoportra van megadva olyan modellben, amely !MESH REFINE funkciót (hálófinomítást, Refiner) is használ. A finomítás új élközepi csomópontokat hoz létre az eredeti csomópontcsoport által tartalmazott éleken, és ezek az új csomópontok is bekerülnek ugyanabba a csomópontcsoportba. Mivel a !CLOAD ugyanazt a koncentrált terhelési értéket rendeli a csoport minden csomópontjához, a hozzáadott élközepi csomópontokra is ugyanaz a koncentrált terhelés kerül, így a teljes terhelés eltér a finomítás előtt szándékolttól. Csomópontcsoportos koncentrált terhelésnél vegyük figyelembe a finomítás miatt megnövekedett terhelési pontszámot, vagy lehetőleg közvetlenül egyedi csomópontokat adjunk meg.

Megoszló terhelések és térfogati erők szerkezeti analízisben

A megoszló terheléseket és térfogati erőket a !DLOAD kulcsszóval adjuk meg. A !DLOAD egy elemcsoportra vagy felületcsoportra terheléstípust és paramétereket határoz meg. Az időbeli változás az AMP paraméterrel adható meg.

A fő terheléstípusok a következők.

Terheléstípus Leírás
P0, PP, P1–P6 Elemfelületre ható nyomást alkalmaz. A felületszámok és elemfelületek megfeleltetése az elemtípustól függ.
PX, PY, PZ Kifejezett koordinátairányú nyomást ad meg. A bemenet feldolgozásakor irányvektorrá alakul.
S... Felületi terhelést alkalmaz egy felületcsoportra. A felületszám a felületcsoport definíciójából származik.
BX, BY, BZ Koordinátairányú térfogati erőt alkalmaz.
GRAV Megadja a gravitációs gyorsulás vektorát. Az anyagsűrűséggel együtt térfogati erőként kerül beépítésre.
CENT Forgástengely és szögsebesség alapján centrifugális erőt alkalmaz.

FOLLOW=YES megadásakor a felületi nyomás követi a deformált felület orientációját. Ez a megadás véges alakváltozást figyelembe vevő szerkezeti analízisben értelmes. Olyan analízisben, ahol a geometriai nemlinearitás ki van kapcsolva, a követő nyomást a megvalósítás letiltja.

A P1–P6, illetve a hőanalízis oldali S1–S6 esetéhez hasonlóan a felületszámok jelentése elemtípusonként eltér. A felületszámok konkrét megfeleltetését és az adatmezők sorrendjét lásd a kulcsszó-referenciában.

Rugós megtámasztások szerkezeti analízisben

A rugós megtámasztásokat a !SPRING kulcsszóval adjuk meg. Csomópont vagy csomópontcsoport, szabadságfokszám és rugóállandó megadásakor a rugómerevség hozzáadódik a cél szabadságfok diagonális merevségéhez, a jobb oldalba pedig a rugóreakció belső erőként kerül be.

Az 1–3 szabadságfokra megadott rugó eltolási rugóként működik. Elfordulási szabadságfokokkal rendelkező modellekben a 4–6 megadásával elfordulási rugók használhatók. Ellenőrizzük a szabadságfok-konfigurációt, hogy ne kerüljön rugó olyan szabadságfokra, amely a célmodellben nem létezik.

A rugó által ellensúlyozott elmozdulás referenciaállapota az INCREMENTAL paraméterrel választható ki. Az alapértelmezett INCREMENTAL=NO esetén az analízis kezdetétől felhalmozódott elmozdulással arányos rugóreakció kerül figyelembevételre; vagyis a belső erő a rugóállandó és a kumulatív elmozdulás szorzata. INCREMENTAL=YES esetén a rugó referenciahelyzete minden növekménynél az előző növekmény konvergált állapotára áll vissza, és csak az adott növekményen belüli elmozdulásnövekménnyel arányos rugóreakció kerül figyelembevételre. A belső erő ekkor a rugóállandó és az adott növekményen belüli elmozdulásnövekmény szorzata, a növekmények között továbbvitt elmozdulás pedig nem járul hozzá a rugóreakcióhoz.

A rugóállandó időbeli változását az AMP paraméterrel lehet megadni. Amplitúdófüggvény nevének megadásakor a rugóállandó az amplitúdófüggvény értékével szorzódik. Az amplitúdóérték az aktuális növekmény végidőpontjában kerül kiértékelésre, így a lépés közben bekapcsolódó vagy felszabaduló megtámasztások is leírhatók. Ha az AMP nincs megadva, a rugóállandót amplitúdófüggvény nem változtatja az időben.

Az INCREMENTAL és az AMP egyaránt érvényes statikus analízisben és implicit dinamikai analízisben. Ha magát a rugós megtámasztást lépésenként kívánjuk be- vagy kikapcsolni, használjuk a csoportazonosítót és a !STEP LOAD megadását.

Hőmérsékleti terhelések szerkezeti analízisben

A szerkezeti analízis hőalakváltozásból származó terheléseinek alkalmazásához használjuk a !TEMPERATURE kulcsszót. Csomópontonként vagy csomópontcsoportonként megadott hőmérséklet esetén a hőfeszültség-analízishez szükséges egyenértékű csomóponti erők a referencia-hőmérséklettől vagy az előző hőmérséklettől való eltérés alapján állnak össze. A hőtágulási együtthatót az anyagdefinícióban, a referencia-hőmérsékletet pedig a !REFTEMP segítségével adjuk meg.

A hőmérséklet közvetlenül a vezérlőfájlban is megadható, vagy beolvasható hővezetési analízis, illetve más analízis eredményfájljából. READRESULT megadásakor az adatlapok csomóponti hőmérsékletei nem kerülnek beolvasásra; helyettük az SSTEP, INTERVAL, READTYPE és kapcsolódó paraméterek által kijelölt eredményadatok olvasódnak be. Eredményfájl használatakor annak mentett idejének vagy lépésszámának meg kell felelnie a szerkezeti analízis oldali megadásnak.

Mivel a !TEMPERATURE nem rendelkezik AMP paraméterrel, amplitúdófüggvénnyel nem skálázható. A hőmérséklet-időtörténet változtatásához magukat a hőmérsékletadatokat, a beolvasott hőanalízis-eredményeket vagy a lépések felosztását kell vezérelni.

Kezdeti feltételek és előírt értékek dinamikai analízisben (sebesség és gyorsulás)

Dinamikai analízisben a !VELOCITY és !ACCELERATION kezdeti feltételként vagy előírt értékként adhatja meg a sebességet, illetve gyorsulást. Mindkettő csomópontot vagy csomópontcsoportot, szabadságfok-tartományt és értéket ad meg. A szabadságfok-tartomány 1–6; elfordulási szabadságfokokkal rendelkező modellekben a 4–6 szögsebességnek, illetve szöggyorsulásnak felel meg.

A TYPE=INITIAL az analízis kezdeti sebességét vagy kezdeti gyorsulását adja meg. Kezdeti sebesség megadásakor a program a mozgásegyenlettel való konzisztencia érdekében kiszámítja a kezdeti gyorsulást. Kezdeti gyorsulás megadásakor létezik olyan feldolgozási útvonal, amely kiszámítja a kezdeti sebességet.

A TYPE=TRANSIT időben változó előírt sebességet vagy előírt gyorsulást ad meg. Ha a TYPE nincs megadva, TRANSIT értékként kezeli a program. AMP megadásakor az amplitúdófüggvényt a dinamikai analízis időpontjában interpolálja, és az előírt értéket ezzel szorozza.

Többpontos kényszerek

Ha több csomóponti szabadságfok között lineáris kapcsolatot kell előírni, használjuk a többpontos kényszer funkciót. A megfelelő kulcsszó a !EQUATION, amely merev csatolást, periodikus peremeket és olyan csomópontok közötti elmozduláskapcsolatokat is kifejezhet, amelyek egyetlen csomópont egyetlen szabadságfokára adott rögzített kényszerrel nehezen írhatók le.

A többpontos kényszerek használatáról, a lineáris megoldó általi kezelésükről, valamint más szabadságfok-csatoló funkciókkal, például a TIED kontaktussal való kapcsolatukról lásd a Többpontos kényszerek fejezetet.

Peremfeltételek hővezetési analízisben

Hővezetési analízisben rögzített hőmérséklet, hőáram, konvekció és sugárzás alkalmazható peremfeltételként. A szerkezeti analízis !STEP vezérlésétől elkülönítve a hőanalízis idővezérlését a !HEAT kulcsszóval adjuk meg.

Kulcsszó Cél Leírás Amplitúdó megadása
!FIXTEMP Csomópont vagy csomópontcsoport Rögzíti a hőmérsékletet. AMP
!CFLUX Csomópont vagy csomópontcsoport Koncentrált csomóponti hőáramot alkalmaz. AMP
!DFLUX Elem vagy elemcsoport Megoszló hőáramot alkalmaz elem térfogatára vagy elemfelületre. AMP
!SFLUX Felületcsoport Hőáramot alkalmaz felületcsoportra. AMP
!FILM Elem vagy elemcsoport Konvekciós peremfeltételt alkalmaz elemfelületre. AMP1, AMP2
!SFILM Felületcsoport Konvekciós peremfeltételt alkalmaz felületcsoportra. AMP1, AMP2
!RADIATE Elem vagy elemcsoport Sugárzási peremfeltételt alkalmaz elemfelületre. AMP1, AMP2
!SRADIATE Felületcsoport Sugárzási peremfeltételt alkalmaz felületcsoportra. AMP1, AMP2

A !DFLUX esetén a BF térfogati hőtermelést, az S0–S6 pedig elemfelületi hőáramot jelöl. A !FILM esetén az elemfelületeket F0–F6, a !RADIATE esetén R0–R6 jelöli. Mivel a felületszámok és a tényleges elemfelületek megfeleltetése elemtípusfüggő, a részleteket lásd az egyes kulcsszavak referenciájában.

A konvekciós peremfeltétel konvekciós együtthatót és külső hőmérsékletet ad meg. A sugárzási peremfeltétel emisszivitásnak megfelelő együtthatót és környezeti hőmérsékletet ad meg. Az AMP1 az együttható oldalához, az AMP2 pedig a külső vagy környezeti hőmérséklet oldalához tartozik, így mindkettő időbeli változása egymástól függetlenül vezérelhető.

Amplitúdófüggvények

Az amplitúdófüggvény egy peremfeltétel vagy terhelés időbeli változását idő–érték táblázattal definiálja. A bemenetben egy elnevezett időtáblát a !AMPLITUDE kulcsszóval definiálunk, amelyre a célkulcsszó AMP, AMP1 vagy AMP2 paramétere hivatkozik.

A fő alkalmazható kulcsszavak a következők.

A !AMPLITUDE táblázatos formában (DEFINITION=TABULAR) kerül beolvasásra, az időtípus pedig lépésidőként (TIME=STEP) értelmeződik. Az értékek relatív vagy abszolút értékként is definiálhatók, de az egyes kulcsszavaknál rendszerint egy alapértéket szorzó tényezőként használatosak.

A !TEMPERATURE nem tartozik az amplitúdófüggvények hatálya alá.

Kapcsolódó témák