Шинжилгээний төрлүүд¶

FrontISTR нь бүтэц болон дулааны физикийн аль алинд зориулсан, статик тэнцвэрээс хугацааны хөгжил, үечилсэн тогтсон төлөв, өөрийн шинж чанарыг ялган авах хүртэлх олон төрлийн шинжилгээг олгодог. Энэ хуудсанд шинжилгээний төрөл бүрийн хамрах үзэгдэл, хэрэглээний хүрээ, сонголтыг тайлбарлана. Оролтын файлын бичлэгийн хэлбэрийг түлхүүр үгийн лавлахаас, томъёоллын математик дэлгэрэнгүйг онолын гарын авлагаас үзнэ үү.

Функцийн ерөнхий тойм¶

FrontISTR-ийн шинжилгээний төрлүүдийг дараах гурван тэнхлэгийн хослолоор тодорхойлно.

• Зорилтот физик: бүтэц (шилжилт, хүчдэл), дулаан (температур, дулааны урсгал), эсвэл тэдгээрийн холбоос
• Хөдөлгөөнийг авч үзэх нь: инерцийн гишүүнийг оруулах эсэх, хугацааны хөгжлийг мөрдөх эсэх. Эдгээр нь бие даасан тэнхлэгүүд
  • Инерц оруулахгүй, хугацааны хөгжлийг мөрдөхгүй → статик тэнцвэр
  • Инерц оруулахгүй боловч хугацааны хөгжлийг мөрдөнө → квазистатик (зуурамтгай уян харимхай чанар, мөлхөлт гэх мэт)
  • Инерц оруулж, хугацааны хөгжлийг мөрдөнө → шилжилтийн динамик хариу
  • Үечилсэн тогтсон төлөв гэж үзэн давтамжийн мужид бодно → гармоник хариу
  • Гадаад хүч өгөхгүй, системийн өөрийн шинж чанарыг ялган авна → өөрийн шинж чанар
• Шугаман чанар: шугаман (бага деформаци, шугаман материал) эсвэл шугаман бус (их деформаци, шугаман бус материал, контакт)

Эдгээр тэнхлэгийн хэрэгжүүлсэн хослолууд нь доорх шинжилгээний төрлүүдтэй харгалзана. Оролтод !SOLUTION-оор шинжилгээний төрлийн ерөнхий ангиллыг зааж, !DYNAMIC, !EIGEN, !HEAT зэрэг түлхүүр үгээр дагалдах шинж чанарыг дэлгэрүүлнэ. Хугацааны хөгжилтэй шинжилгээний хугацааны алхам ба өсөлтийг !STEP-ээр удирдана.

Шинжилгээний төрлийг хэрхэн сонгох вэ¶

Шинжилгээний төрлийг сонгохдоо эхлээд авч үзэх үзэгдэл болон олохыг хүссэн үр дүнгээ тодорхойлно. Ижил объект байсан ч юу мэдэхийг хүсэж байгаагаас шалтгаалан тохирох шинжилгээний төрөл өөр байна. Дараах асуудлуудыг дарааллаар авч үзвэл зорилгод нийцэх шинжилгээний төрлийг сонгож болно.

1. Юуг олох вэ — шилжилт, хүчдэл үү; температурын тархалт уу; хэлбэлзлийн мод эсвэл давтамжийн хариу юу. Олох хэмжигдэхүүн шинжилгээний төрлийн ерөнхий хүрээг тогтооно
2. Инерцийг тооцох шаардлагатай юу — ачаалал хурдан өөрчлөгдөж, хурдатгал хариунд нөлөөлөх бол динамик шинжилгээ сонгоно. Удаан өөрчлөлттэй, инерцийг үл тоомсорлож болох бол статик шинжилгээ хангалттай
3. Хугацааны хөгжлийг мөрдөх шаардлагатай юу — инерцийг үл тоомсорлож болох ч зуурамтгай уян харимхай чанар, мөлхөлт зэрэг хугацаанаас хамаарах материалын хариуг авч үзэх үед статик шинжилгээний хүрээнд хугацааг алхамлан бодно (квазистатик шинжилгээ)
4. Шугаман байдлын таамаг хүчинтэй юу — бага деформаци, шугаман материал бол шугаман шинжилгээ хангалттай. Их деформаци, шугаман бус материал, контакт зэргийн аль нэг орвол шугаман бус шинжилгээ сонгоно

Ердийн бодлогууд ба шинжилгээний төрлүүдийн харгалзааг дараах хүснэгтэд үзүүлэв.

Статик шинжилгээ¶

Статик шинжилгээ нь инерцийн гишүүнийг үл тоомсорлон тэнцвэрийн тэгшитгэлийг бодно. Хугацааны хөгжилгүй тогтсон тэнцвэрээс гадна зуурамтгай уян харимхай чанар, мөлхөлт зэрэг хугацаанаас хамаарах материалын хариу эсвэл түүхтэй шугаман бус төлөвийг авч үзэх үед хугацааг алхамлан, тухайн агшин бүрийн тэнцвэрийг дарааллаар мөрдөх квазистатик шинжилгээ мөн энэ хүрээнд багтана. Динамик шинжилгээнээс ялгаа нь инерцийн гишүүн байгаа эсэх бөгөөд хугацааны хөгжил байгаа эсэх биш.

Шугаман статик шинжилгээ нь бага деформаци ба шугаман материалыг таамаглаж, тэнцвэрийн тэгшитгэлийг нэг удаагийн шугаман системийн шийдээр бодно. Тооцооллын өртөг хамгийн бага бөгөөд хүчдэлийн үнэлгээ, зураг төслийн эхний шатны судалгаанд ашиглана.

Шугаман бус статик шинжилгээг их деформаци (геометрийн шугаман бус байдал), шугаман бус материал (уян-хуванцар, хэт уян харимхай, зуурамтгай уян харимхай, мөлхөлт), контакт зэргийн аль нэг орсон үед хэрэглэнэ. Тэнцвэрийн тэгшитгэл шугаман бус тул ачааллыг олон өсөлтөд хуваан шат дараатай өгч, өсөлт бүрт Ньютон-Рафсоны аргаар давталтын шийд хийнэ. Зуурамтгай уян харимхай чанар, мөлхөлт зэрэг хугацаанаас хамаарах материалыг авч үзэх үед тухайн агшин бүрийн тэнцвэрийг дарааллаар мөрдөн ижил өсөлт ба давталтыг гүйцэтгэнэ.

Оролтод !SOLUTION, TYPE=STATIC-ийг зааж, шугаман бус байдлыг авч үзэх бол NONLINEAR параметрийг нэмнэ. Хугацааны алхам, өсөлтийн удирдлага, нийлэлтийн шалгуурыг !STEP-ээр заана. Өсөлтийн удирдлагын дэлгэрэнгүйг Алхамын удирдлага-аас үзнэ үү.

Динамик шинжилгээ¶

Динамик шинжилгээ нь инерцийн гишүүн бүхий хөдөлгөөний тэгшитгэлийг хугацааны хөгжил болгон бодож, гадаад хүчний хугацааны түүхэнд өгөх хариуг хугацааны цуваагаар олно. Цохилтын ачаалал, газар хөдлөлтийн хариу, хэлбэлзлийн тархалт зэрэг системийн хурдатгал хариунд ихээр нөлөөлөх үзэгдлийг авч үзнэ.

Хугацааны интегралчлалын аргыг далд ба ил аргад ерөнхийд нь хуваана. Аль аргыг сонгох нь үзэгдлийн хугацааны масштаб, бодлогын хэмжээ, хугацааны алхмын тогтвортой байдлын шаардлагаас шалтгаална. Нам давтамжийн бүрэлдэхүүн давамгай, харьцангуй том хугацааны алхам авахыг хүсвэл далд арга; цохилт, долгион тархалт зэрэг угаасаа жижиг хугацааны алхам шаарддаг өндөр давтамжийн үзэгдэлд ил арга тохиромжтой.

Далд арга¶

Далд арга (Newmark-β арга) нь хугацааны алхам бүрт зэрэгцээ тэгшитгэлийн системийг бодож, дараагийн агшны шилжилт, хурд, хурдатгалыг олно. Хугацааны алхамд тогтвортой байдлын хязгаарлалтгүй тул нам давтамжийн бүрэлдэхүүн давамгай бүтцийн хариунд (газар хөдлөлтийн хариу, механик хэлбэлзэл гэх мэт) том хугацааны алхам авч алхмын тоог багасгах боломжтой, үр ашигтай. Харин алхам бүрт зэрэгцээ тэгшитгэл бодох өртөг гардаг тул маш олон алхам шаарддаг үзэгдэлд тохиромжгүй.

Ил арга¶

Ил арга (төвийн ялгаврын арга) нь өмнөх алхмын мэдээллээс дараагийн агшны төлөвийг шууд тооцно. Зэрэгцээ тэгшитгэл боддоггүй тул нэг алхмын өртөг бага боловч хугацааны алхмыг системийн хамгийн бага өөрийн периодод суурилсан нөхцөлөөр (CFL нөхцөл) хязгаарлана. Цохилт, долгион тархалт, өндөр хурдны контакт зэрэг угаасаа жижиг хугацааны алхам шаарддаг бодлогод давуу.

Оролтод !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC-ийг зааж, !DYNAMIC-аар шийдлийн аргыг сонгон Newmark-β арга зэрэг интегралчлалын параметрүүдийг өгнө. Олон алхамд хилийн нөхцөл, ачааллын бүлгийг солих эсвэл алхам бүрийн өсөлтийн удирдлагыг заах бол !STEP ашиглана. Шугаман бус динамик шинжилгээний далд аргад нийлэлтийн төлөвөөс хамаарсан автомат өсөлт ба cutback ашиглаж болно.

Модаль шинжилгээ¶

Модаль шинжилгээ нь гадаад хүч өгөхгүйгээр масс ба хөшүүн чанарын матрицаас тогтсон ерөнхий өөрийн утгын бодлогыг бодож, системийн өөрийн давтамж болон өөрийн модын хэлбэрийг ялган авна. Бүтцийн хэлбэлзлийн шинжийг үнэлэх, резонансын цэгийг тогтоох, давтамжийн хариу үйлдлийн шинжилгээнд модын суперпозиц ашиглахын өмнөх шат болгон гүйцэтгэнэ.

Шийдлийн арга болгон Lanczos аргыг хэрэглэж, заасан тооны бага эрэмбийн модыг үр ашигтай ялган авна. Масс матрицад төвлөрсөн масс матриц ашиглана.

Оролтод !SOLUTION, TYPE=EIGEN-ийг зааж, !EIGEN-ээр ялган авах модын тоо, шилжилтийн утга зэргийг өгнө.

Давтамжийн хариу үйлдлийн шинжилгээ¶

Давтамжийн хариу үйлдлийн шинжилгээ нь гармоник (синус) гадаад хүч өгсөн системийн хүрэх үечилсэн тогтсон хариуг өдөөлтийн давтамжийг өөрчлөн олно. Хугацааны түүх мөрддөг динамик шинжилгээнээс ялгаатай нь давтамжийн мужид шууд боддог тул резонансын шинжийг үнэлэх, тогтсон хэлбэлзлийн зураг төсөлд тохиромжтой.

Шийдэл нь модын суперпозицийн аргад тулгуурлаж, урьдчилан модаль шинжилгээгээр олсон өөрийн модуудыг давхарлан хариуг байгуулна. Иймээс давтамжийн хариу үйлдлийн шинжилгээний өмнө ижил системд модаль шинжилгээ хийх шаардлагатай. Зөвхөн шугаман загварыг дэмжих бөгөөд геометрийн эсвэл материалын шугаман бус байдлыг идэвхжүүлсэн бол гүйцэтгэх боломжгүй.

Оролтод динамик шинжилгээний нэг хэлбэр гэж үзэж !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC-ийг заагаад, !DYNAMIC-ийн дэд параметрээр давтамжийн хариу болохыг заана. Өдөөлтийн нөхцөлийг !FLOAD-аар өгнө.

Дулаан дамжилтын шинжилгээ¶

Дулаан дамжилтын шинжилгээ нь дулаан дамжилтын тэгшитгэлийг бодож температурын тархалт болон дулааны урсгалыг олно. Бүтцийн шинжилгээтэй ижил төгсгөлөг элементийн меш ашиглах боловч зангилааны чөлөөний зэрэг нь зөвхөн температурын нэг утга бөгөөд авч үзэх материалын шинж чанар нь дулаан дамжуулалт, хувийн дулаан, нягтаар хязгаарлагдана. Хилийн нөхцөл нь мөн температурын өгөгдөл, дулааны урсгал, конвекц, цацрал зэрэг бүтцийн шинжилгээнээс өөр төрлүүдтэй.

Хугацааны шинжээр хугацаанаас үл хамаарах тэнцвэрийн төлөвийг олох тогтсон дулаан дамжилт, температурын талбайн хугацааны хөгжлийг мөрдөх шилжилтийн дулаан дамжилт гэж ангилна. Аль нэгийг сонгох нь эцэст хүрэх тэнцвэрийн температур хэрэгтэй эсэх, эсвэл температур хугацааны явцад хэрхэн өөрчлөгдөхийг мэдэхээс шалтгаална.

Оролтод !SOLUTION, TYPE=HEAT-ийг зааж, !HEAT-ээр тогтсон эсвэл шилжилтийн шинжилгээ болон хугацааны алхмыг өгнө.

Дулаан-механикийн холбоост шинжилгээ¶

Дулаан-механикийн холбоост шинжилгээ нь дулаан дамжилтын шинжилгээгээр олсон температурын тархалтыг бүтцийн шинжилгээнд дулааны харьцангуй деформацийн ачаалал болгон үйлчлүүлж, температурын талбайгаас үүсэх хүчдэл ба деформацийг олно. FrontISTR-ийн стандарт ажиллагаа нь нэг чиглэлийн холбоос бөгөөд дулааны болон бүтцийн шинжилгээг тусдаа гүйцэтгэж, температурын талбайг үр дүнгийн файлаар нэг чиглэлд дамжуулна.

Эхлээд дулаан дамжилтын шинжилгээ хийж температурын тархалтын үр дүнгийн файл авна. Дараа нь бүтцийн шинжилгээ хийхдээ !TEMPERATURE, READRESULT-аар тэр температурын талбайг температурын ачаалал болгон уншина. Бүтцийн шинжилгээний хүрээ нь ердийн статик эсвэл динамик шинжилгээтэй ижил бөгөөд холбоосын зориулалттай тусгай шинжилгээний төрөл шинээр заах шаардлагагүй.

Бүтцийн деформаци дулаан дамжилтад нөлөөлөх хоёр чиглэлийн холбоос (жишээ нь деформациас болж дулааны хилийн нөхцөл өөрчлөгдөх) нь энэ хувилбарын баримт бичгийн хүрээнээс гадуур.

Холбогдох сэдвүүд¶

• Элементийн сан — шинжилгээний төрөл бүрт ашиглаж болох элементийн төрөл ба дэмжлэг
• Материалын өгөгдөл — шинжилгээний төрөл бүрт ашиглах материалын загвар
• Шугаман бус давталт ба хугацааны интегралчлал — Newton-Raphson давталт, контактын давталт, хугацааны интегралчлалын схем
• Алхамын удирдлага — хугацааны өсөлт, нийлэлтийн шалгуур, ачааллын өсөлтийн удирдлага
• Шугаман уян статик шинжилгээ (онол, хавсралт) — шугаман статик шинжилгээний томъёолол
• Шүргэгч хөшүүн чанарын матриц (онол) — шугаман бус статик шинжилгээний шүргэгч хөшүүн чанар
• Ньютон-Рафсоны арга (онол) — давталтын шийдлийн арга
• Динамик шинжилгээний аргууд (онол) — динамик шинжилгээний томъёолол
• Модаль шинжилгээ (онол) — өөрийн утгын бодлогын томъёолол
• Давтамжийн хариу үйлдлийн шинжилгээ (онол) — давтамжийн хариуны томъёолол
• Шилжилтийн дулаан дамжилтын шинжилгээ (онол) — дулаан дамжилтын шинжилгээний томъёолол