घटक ग्रंथालय¶

FrontISTRमध्ये विश्लेषण विषयाची भूमिती, नियामक समीकरणे आणि आवश्यक स्वातंत्र्य-अंश यानुसार एकमितीय घटक, समतल घटक, घन घटक, इंटरफेस घटक, बीम घटक आणि शेल घटक निवडून वापरले जातात. या पृष्ठावर वापरकर्त्याला घटक निवडताना आवश्यक असलेले मुद्दे संकलित केले आहेत: कोणत्या विश्लेषणात कोणते घटक वापरता येतात, प्रथम-क्रम घन घटकाचे सूत्रीकरण कसे निवडावे, संरचनात्मक आणि घन घटक कसे एकत्र वापरावेत, मोठी विकृती विचारात घेणाऱ्या विश्लेषणात कोणते संरचनात्मक घटक वापरता येतात, तसेच संरचनात्मक संपर्कात कोणत्या घटक-पृष्ठांचा वापर करता येतो.

इनपुट कीवर्डच्या अचूक वाक्यरचनेसाठी कीवर्ड संदर्भ पहा. आकार फलन, दृढता मॅट्रिक्स आणि लॉकिंग टाळण्याच्या पद्धतींचे गणितीय व्युत्पादन सिद्धांत मॅन्युअलमध्ये दिले आहे.

घटक ग्रंथालयाचा आढावा¶

FrontISTRच्या सध्याच्या स्रोतामध्ये घटकांचे मुख्य वर्ग रेषीय, समतल, घन, इंटरफेस, बीम आणि शेल असे आहेत. अखंड माध्यमाचे थेट विविक्तीकरण करायचे असल्यास समतल किंवा घन घटक निवडा; लांबट सदस्य किंवा पातळ भिंतीची रचना कार्यक्षमपणे दर्शवायची असल्यास बीम किंवा शेल घटक वापरा. उष्णता विश्लेषणात समान आकारवर्ग असले तरी प्रक्रिया संरचनात्मक विश्लेषणापेक्षा वेगळ्या असेंब्ली मार्गाने होते; म्हणून उपलब्ध घटक नेहमी तक्त्यात तपासा.

घटक प्रकार क्रमांक तत्त्वतः 3 अंकी असतो. पहिला अंक साधारण घटक-वर्ग दर्शवतो आणि उर्वरित 2 अंक आकार व मालिका वेगळे करतात. उदाहरणार्थ 231/232 हे त्रिकोणी समतल प्रथम/द्वितीय क्रम, 341/342 हे चतुष्फलकीय प्रथम/द्वितीय क्रम आणि 361/362 हे षट्फलकीय प्रथम/द्वितीय क्रम मालिका आहेत. मात्र 301 हा 2-नोड ट्रस आणि 743 हा 9-नोड शेल असल्याने सर्व मालिका सरळ “शेवटचा 1 = प्रथम क्रम, 2 = द्वितीय क्रम” अशा नियमात बसत नाहीत. म्हणून फक्त क्रमांकावरून निष्कर्ष न काढता पुढील तक्त्यात तपासा.

तक्त्यातील चिन्हांचा अर्थ पुढीलप्रमाणे आहे.

• ○: समर्थित.
• —: समर्थित नाही.

येथे “गतिशील” म्हणजे क्षणिक गतिशील विश्लेषण आणि “मोडल” म्हणजे मोडल विश्लेषण तसेच वारंवारता-प्रतिसाद विश्लेषणासाठी आधार असलेली मोड गणना. उष्णताविषयक स्तंभात उष्णताविषयक-वहन विश्लेषणासाठी वापरता येणाऱ्या घटकांनाच ○ दिले आहे.

अखंड-माध्यम आणि इंटरफेस घटक¶

संरचनात्मक घटक¶

• प्रथम-क्रम घन घटक 341 आणि 361 तसेच बीम घटक 611मध्ये सूत्रीकरण पर्याय आहेत; समान आकारासाठी अनेक पर्याय उपलब्ध आहेत.
• संरचनात्मक संपर्क वापरताना द्वितीय-क्रम घटकांची संपर्क पृष्ठे समर्थित नाहीत.
• संरचनात्मक घटक 611/731/741/743मध्ये प्रति नोड 6 DOF असल्यामुळे त्यांना घन घटकांसोबत थेट मिसळता येत नाही. मिश्र वापरासाठी 641/761/781 वापरा.
• बीम घटक 611 उष्णताविषयक प्रतिबल, गुरुत्व, दाब आणि केंद्रापसारी बल समाविष्ट असलेल्या विश्लेषणास समर्थित नाही. बीम घटक 641 दाब आणि केंद्रापसारी बल समाविष्ट असलेल्या विश्लेषणास समर्थित नाही.
• रेषीय गतिशील विश्लेषणात शेल घटक 731/741/743 वापरून समांतर गणना समर्थित नाही. या घटकांव्यतिरिक्त समांतर गणना वापरता येते.

सूत्रीकरण पर्याय कसे निवडावेत¶

प्रथम-क्रम घन घटकांमध्ये आकाराबरोबर सूत्रीकरणही निवडावे लागते. विशेषतः षट्फलकीय प्रथम-क्रम घटक 361साठी समस्येच्या स्वरूपानुसार चार प्रकारची सूत्रीकरणे निवडता येतात. चतुष्फलकीय प्रथम-क्रम घटक 341साठी स्मूथ्ड FEMचा पर्याय आहे. बीम घटक 611मध्ये कातरण विरूपण विचारात घ्यायचे की नाही हे निवडता येते. इनपुटमध्ये !SECTIONचे FORM341, FORM361 आणि FORM611 वापरून ते निवडले जातात.

षट्फलकीय प्रथम-क्रम घटक (361)¶

वर्तमान स्रोतात FORM361साठी FI, BBAR, IC, FBAR, UP हे पाच पर्याय उपलब्ध आहेत. FORM361 वगळल्यास पूर्वनिर्धारित विश्लेषण प्रकारानुसार बदलतो: स्थिर/क्षणिक गतिशील विश्लेषणाच्या लहान विकृतीसाठी IC, त्याच विश्लेषणाच्या मोठी विकृतीसाठी FBAR, मोडल विश्लेषणासाठी IC, आणि इतर वेळी FI (UP फक्त स्पष्ट निर्देशाने).

• FI: मानक पूर्ण-समाकलन घटक. वाकण्यात कातरण लॉकिंग आणि जवळजवळ असंपीड्य विकृतीमध्ये आयतन लॉकिंगचा परिणाम सहज होतो; म्हणून घटक-कार्यक्षमता तुलनेसाठी वापरला जातो.
• IC: असुसंगत मोड जोडलेले सूत्रीकरण. वाकणे-प्रधान समस्येत कातरण लॉकिंग कमी करायचा असल्यास प्राथमिक पर्याय. रेषीय लहान विकृतीत पूर्वनिर्धारित.
• BBAR: आयतनात्मक विकृती घटक सुधारणारा B-bar घटक. आयतन लॉकिंग प्रधान असलेल्या समस्यांसाठी योग्य. जवळजवळ असंपीड्य रबरसदृश किंवा मोठ्या Poisson गुणोत्तर असलेल्या पदार्थांसाठी विचारात घेता येतो; परंतु आयतनात्मक विकृती गणनेत रेषीय गृहीतक असल्यामुळे सीमित घूर्णन हाताळता येत नाही. सामान्यतः F-Bar घटक सुचवला जातो.
• FBAR: विरूपण प्रवणतेचा आयतनात्मक घटक सुधारणारा F-bar घटक. मोठी विकृती आणि तीव्र असंपीड्यता असलेल्या समस्यांसाठी योग्य; मोठ्या विकृतीच्या विश्लेषणात पूर्वनिर्धारित.
• UP: विस्थापन आणि घटक दाब स्वतंत्रपणे हाताळणारा u-p मिश्र घटक. प्रतिबलाचे विचलनात्मक घटक आणि दाब असे विभाजन करून, Poisson गुणोत्तर 0.5च्या अगदी जवळ असलेल्या रबरसदृश पदार्थांमध्ये किंवा प्लास्टिक विकृतीनंतरच्या धातूंमध्ये आयतन लॉकिंग टाळतो. दाब DOF प्रति घटक 1 (घटकात स्थिर) असून घटक स्तरावर स्थिर संक्षेपण केले जाते. लहान विकृती, Total Lagrange आणि Updated Lagrange समर्थित आहेत.

निवडीबाबत शंका असल्यास लहान-विकृती संरचनात्मक विश्लेषणासाठी प्रथम IC, मोठी विकृती किंवा अतिलवचिकतेसाठी प्रथम FBAR वापरणे व्यावहारिक आहे; कातरण लॉकिंग प्रधान असल्यास IC शी तुलना करा. जवळजवळ असंपीड्यता प्रधान असून दाब क्षेत्र स्पष्टपणे हाताळायचे असल्यास UP विचारात घ्या. सविस्तर सैद्धांतिक पार्श्वभूमीसाठी सिद्धांत मॅन्युअल पहा.

चतुष्फलकीय प्रथम-क्रम घटक (341)¶

वर्तमान स्रोतात FORM341साठी FI आणि SELECTIVE_ESNS उपलब्ध आहेत. पूर्वनिर्धारित नेहमी FI आहे. SELECTIVE_ESNS निवडल्यास सेटअप वेळी स्मूथिंग घटक जोडणी अतिरिक्त तयार होते आणि निवडक कडा/नोड-स्मूथ्ड FEM म्हणून प्रक्रिया होते.

• FI: मानक चतुष्फलकीय प्रथम-क्रम घटक. मेश निर्मिती सोपी असली तरी वाकण्यात कातरण लॉकिंग आणि जवळजवळ असंपीड्यतेमध्ये आयतन लॉकिंगचा परिणाम होऊ शकतो.
• SELECTIVE_ESNS: कडा-आधारित/नोड-आधारित स्मूथिंग वापरून चतुष्फलकीय प्रथम-क्रम घटकात दिसणारे कातरण व आयतन लॉकिंग कमी करते. भूमितीमुळे चतुष्फलकीय घटक वापरणे अपरिहार्य असल्यास प्रभावी पर्याय.

भूमितीमुळे 341 आवश्यक असेल आणि मानक FIमध्ये लॉकिंगचा परिणाम मोठा वाटत असेल तर SELECTIVE_ESNS विचारात घ्या. उलट षट्फलकीय प्रथम-क्रम घटक वापरता येत असल्यास प्रथम 361 मालिकेतील IC/BBAR/FBAR विचारात घेतल्यास सामान्यतः अधिक पर्याय मिळतात.

MPI समांतर प्रक्रियेत SELECTIVE_ESNS वापरताना क्षेत्र-विभाजनाच्या ओव्हरलॅप खोलीकडे लक्ष द्या. कडा/नोड-आधारित स्मूथिंगमध्ये संबंधित घटकाच्या शेजारील घटकांच्या राशींची सरासरी घेतली जाते; त्यामुळे उपप्रदेशातील घटक दृढता संयोजित करण्यासाठी “शेजाऱ्याच्या शेजाऱ्याची” माहिती आवश्यक असते. पूर्वनिर्धारित ओव्हरलॅप खोली 1 असताना प्रदेशाच्या सीमेजवळ स्मूथिंग लक्ष्य अपुरे पडतात; म्हणून क्षेत्र-विभाजन करताना !PARTITIONमध्ये DEPTH=2 निर्दिष्ट करा. तपशीलासाठी क्षेत्र-विभाजन ओव्हरलॅप खोली पहा.

बीम घटक (611)¶

FORM611साठी EULER किंवा TIMOSHENKO निवडता येते. पूर्वनिर्धारित मूल्य EULER आहे.

• EULER: कातरण विरूपण दुर्लक्षित करणारा Bernoulli-Euler बीम. छेदाच्या परिमाणांच्या तुलनेत पुरेसा लांब असलेल्या बीमसाठी वापरावा.
• TIMOSHENKO: वाकण्यात कातरण विरूपणाचा सहभाग समाविष्ट करणारा Timoshenko बीम. बीम छेदाच्या परिमाणांच्या तुलनेत लहान असेल आणि कातरण विरूपणामुळे होणारे विक्षेपण दुर्लक्षित करता येत नसेल तेव्हा वापरावा. कातरण क्षेत्रफळ म्हणून छेदाचे क्षेत्रफळच वापरले जाते आणि छेदाच्या आकारानुसार कातरण सुधारणा गुणांक विचारात घेतला जात नाही. त्यामुळे कातरण सुधारणा गुणांक 1 पेक्षा कमी असलेल्या छेदात कातरण विरूपणामुळे होणारे विक्षेपण कमी मोजले जाते.

मिश्र स्वातंत्र्य-अंशांसाठीचा बीम घटक 641 हा Bernoulli-Euler बीम आहे; FORM611 दिले तरी त्याचे सूत्रीकरण बदलत नाही.

संरचनात्मक आणि घन घटकांचा संयुक्त वापर¶

समान “बीम” किंवा “शेल” घटक असले तरी संरचनात्मक आणि उष्णता विश्लेषणात DOFची हाताळणी भिन्न असते. त्यामुळे घन घटकांसोबत वापरण्याचे नियमही समान नाहीत.

संरचनात्मक विश्लेषण¶

संरचनात्मक विश्लेषणात संपूर्ण विश्लेषणासाठी प्रति-नोड DOF संख्या ndof एकच असते. घन घटकांना प्रति नोड 3 स्थानांतरणात्मक DOF असतात, तर मानक बीम 611 आणि शेल 731/741/743ना प्रति नोड 6 DOF (स्थानांतरण + घूर्णन) असतात. त्यामुळे 611, 731, 741, 743 यांना घन घटकांसोबत थेट समान नोडल-DOF प्रणालीत मिसळता येत नाही.

ही मर्यादा टाळण्यासाठी 3-DOF-नोड आवृत्त्या 641, 761 आणि 781 उपलब्ध आहेत. स्थानांतरणात्मक DOF असलेले नोड्स आणि घूर्णनात्मक DOF असलेले नोड्स वेगळे ठेवून संपूर्ण विश्लेषणात ndof=3 राखत बीम/शेल घूर्णन व्यक्त केली जाते. संबंध पुढीलप्रमाणे आहे.

• 611साठी मिश्र-DOF बीम घटक 641.
• 731साठी मिश्र-DOF त्रिकोणी शेल घटक 761.
• 741साठी मिश्र-DOF चतुर्भुजी शेल घटक 781.

मिश्र-DOF घटकात घूर्णनात्मक DOF स्वतंत्र “घूर्णन-DOF नोड”ला दिले जातात. त्यामुळे बंधने किंवा केंद्रित भार देताना घूर्णन-DOF नोडसाठी DOF 1, 2, 3 म्हणून इनपुट करावे लागते. स्थानांतरणात्मक आणि घूर्णनात्मक DOF वेगवेगळ्या नोड्समुळे ओळखले जातात; दोन्ही प्रकारच्या नोड्सवर DOF क्रमांक 1, 2, 3 वापरले जातात.

म्हणून फक्त बीम/शेलने मॉडेल करताना 611/731/741/743 वापरणे आणि घन घटकांसह वापरताना 641/761/781 निवडणे हे मूलभूत धोरण आहे. मात्र मोठी विकृती विचारात घेणाऱ्या विश्लेषणात 641/761/781 वापरता येत नाहीत (→ मोठी विकृती विचारात घेणाऱ्या विश्लेषणातील संरचनात्मक आणि समतल घटक).

उष्णता विश्लेषण¶

उष्णता विश्लेषणात hecMAT%NDOF = 1 सेट केले जाते आणि नोडल DOF एकाच तापमान DOFमध्ये एकसमान केले जातात. त्यामुळे संरचनात्मक विश्लेषणातील “3-DOF-नोड आवृत्ती नसल्यास मिश्र वापर अशक्य” ही समस्या उद्भवत नाही.

मात्र उष्णता विश्लेषणात समर्थित संरचनात्मक घटक फक्त 731 आणि 741 आहेत. 611, 641 आणि 301 उष्णता विश्लेषण समर्थित नाहीत. म्हणून उष्णता विश्लेषणात घटक निवडताना संरचनात्मक मिश्र-DOF संकल्पनेपेक्षा वरील तक्त्यात उष्णताविषयक स्तंभ ○ असलेले घटक निवडणे सुरक्षित आहे.

मोठी विकृती विचारात घेणाऱ्या विश्लेषणातील संरचनात्मक आणि समतल घटक¶

मोठी विकृती (भूमितीय अरेषीयता) विचारात घेणाऱ्या विश्लेषणात, म्हणजे !SOLUTIONमध्ये NONLINEAR दिलेल्या स्थिर किंवा गतिशील विश्लेषणात (TYPE=NLSTATIC आणि TYPE=STATICEIGENसह), काही बीम, शेल आणि समतल घटक वापरता येत नाहीत किंवा फक्त विशिष्ट अटींमध्ये वापरता येतात. मॉडेलमध्ये असमर्थित घटक असल्यास विश्लेषण सुरू झाल्यानंतर Element type not supported for nonlinear static analysis दाखवून थांबते.

सीमित घूर्णन हाताळू शकणारा एकमेव शेल घटक 741 आहे. मोठे घूर्णन असलेल्या पातळ-भित्ती संरचनेचे मोठी विकृती विचारात घेणाऱ्या विश्लेषणात मॉडेल करताना 741 वापरा. बीम घटक आणि मिश्र स्वातंत्र्य-अंश घटक अशा विश्लेषणात वापरता येत नसल्याने बीमसदृश सदस्य घन घटकांनी दर्शवा. INFINITESIMAL आणि CAUCHY हे पदार्थ कळशब्दाचे पॅरामीटर आहेत. → तपशीलांसाठी !ELASTIC पहा.

कनेक्टर घटक (स्प्रिंग/डॅम्पर)¶

दोन नोड्स डिस्क्रीट स्प्रिंग किंवा डॅम्परने जोडण्यासाठी 2-नोड कनेक्टर घटक (प्रकार 511) वापरा. कनेक्टर फक्त दोन नोड्समधील दृढता किंवा डॅम्पिंग देतो; त्याला आकार, सेक्शन किंवा वस्तुमान नसते.

कनेक्टरमध्ये स्प्रिंग आणि डॅम्पर प्रत्येकी दोन प्रकार, एकूण चार वैशिष्ट्ये दर्शवता येतात. कोणते वैशिष्ट्य लागू होते ते घटकाला दिलेल्या पदार्थावर ठरते.

• अक्षीय स्प्रिंग — दोन नोड्स जोडणाऱ्या अक्षीय दिशेतील स्प्रिंग. स्प्रिंगची दिशा मॉडेलच्या विकृतीसोबत बदलते. इनपुटमध्ये !SPRING_A वापरा.
• DOF-निर्दिष्ट स्प्रिंग — एका नोडचा निर्दिष्ट DOF दुसऱ्या नोडच्या निर्दिष्ट DOFशी जोडणारा स्प्रिंग. दिशा DOF क्रमांकाने ठरते आणि विकृतीनुसार बदलत नाही. प्रत्येक दिशेसाठी वेगळा स्प्रिंग स्थिरांक देता येतो. इनपुटमध्ये !SPRING_D वापरा.
• अक्षीय डॅम्पर — अक्षीय दिशेतील डॅम्पिंग. इनपुटमध्ये !DASHPOT_A.
• DOF-निर्दिष्ट डॅम्पर — निर्दिष्ट DOFs एकमेकांशी जोडणारे डॅम्पिंग. इनपुटमध्ये !DASHPOT_D.

स्प्रिंग दृढता मॅट्रिक्समध्ये आणि डॅम्पर डॅम्पिंग मॅट्रिक्समध्ये योगदान देतो. म्हणून स्प्रिंग स्थिर, गतिशील आणि मोडल विश्लेषणात प्रभावी असतो; डॅम्पर मात्र डॅम्पिंग मॅट्रिक्स संयोजित करणाऱ्या अव्यक्त गतिशील विश्लेषणातच प्रभावी असून स्थिर विश्लेषणात परिणाम करत नाही.

दोन नोड्सदरम्यान नव्हे तर नोड आणि भूमीदरम्यान स्प्रिंग ठेवायचा असल्यास कनेक्टरऐवजी स्प्रिंग सीमा अट (!SPRING) वापरा. यात घटक परिभाषित न करता नोडल DOFला प्रत्यास्थ आधार दिला जातो.

कनेक्टर मेश डेटामध्ये प्रकार 511 घटक म्हणून परिभाषित करा आणि त्याच्या घटक गटाला सेक्शन प्रकार INTERFACE द्या. स्प्रिंग स्थिरांक आणि डॅम्पिंग गुणांक विश्लेषण-नियंत्रण-डेटामध्ये पदार्थ म्हणून द्या. तपशीलासाठी !SPRING_A पहा.

जोडणी आणि पृष्ठ-क्रमांक व्याख्या¶

खालील आकृत्या व तक्ते HEC-MW स्वरूपात इनपुट करायचा नोडल क्रम आणि पृष्ठ क्रमांक यांचा संबंध दाखवतात. द्वितीय-क्रम घटकांच्या मध्य-बाजूच्या नोड क्रमांकांचा FrontISTRच्या अंतर्गत आकार-फलन अंमलबजावणीने गृहीत धरलेल्या क्रमाशी असलेला संबंध समजण्यासाठी सिद्धांत मॅन्युअलमधील “घटक लायब्ररी” पहा.

एकमितीय घटक¶

त्रिकोणी समतल घटक¶

चतुर्भुजी समतल घटक¶

चतुष्फलकीय घटक¶

पंचफलकीय घटक¶

षट्फलकीय घटक¶

बीम घटक¶

3-DOF नोड्स असलेला बीम घटक¶

नोड्स 1, 2कडे स्थानांतरणात्मक DOF आणि नोड्स 3, 4कडे घूर्णनात्मक DOF आहेत.

त्रिकोणी शेल घटक¶

3-DOF नोड्स असलेला त्रिकोणी शेल घटक¶

नोड्स 1, 2, 3कडे स्थानांतरणात्मक DOF आणि नोड्स 4, 5, 6कडे घूर्णनात्मक DOF आहेत.

चतुर्भुजी शेल घटक¶

3-DOF नोड्स असलेला चतुर्भुजी शेल घटक¶

नोड्स 1, 2, 3, 4कडे स्थानांतरणात्मक DOF आणि नोड्स 5, 6, 7, 8कडे घूर्णनात्मक DOF आहेत.

संबंधित विषय¶

• घटक क्रमांकन पद्धती आणि आकार-फलन लायब्ररी (coding) — घटक प्रकार क्रमांक, आकार-फलन लायब्ररी आणि मध्य-बाजूच्या नोड क्रमाचे निर्देश
• पदार्थ डेटा — घटकाला दिले जाणारे पदार्थ मॉडेल
• !ELEMENT — घटक-व्याख्या कीवर्ड वाक्यरचना
• !SECTION (मेश डेटा) — घटक वर्ग, पदार्थ, जाडी/सेक्शन निर्देश
• !SECTION (विश्लेषण नियंत्रण डेटा) — FORM341, FORM361 आणि FORM611ने सूत्रीकरण बदल