Langkau tajuk talian

Syarat Sempadan dan Beban

Dalam FrontISTR, syarat sempadan dan beban untuk analisis struktur, pengaliran haba dan dinamik ditakrifkan dengan kata kunci. Dalam analisis struktur statik, syarat sempadan dan beban yang ditakrifkan dikumpulkan mengikut ID kumpulan dan diaktifkan bagi setiap langkah melalui !STEP menggunakan baris BOUNDARY atau LOAD. Dalam analisis dinamik juga, !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION, dan !SPRING untuk kaedah tersirat boleh diaktifkan mengikut kumpulan daripada !STEP. Syarat yang berubah mengikut masa diskalakan menggunakan !AMPLITUDE, dan hubungan linear antara beberapa darjah kebebasan ditakrifkan dengan !EQUATION.

Gambaran Keseluruhan Fungsi

Syarat sempadan dan beban boleh dikelaskan mengikut jenis analisis seperti berikut.

Jenis Analisis Kata Kunci Utama Tujuan
Analisis struktur !BOUNDARY Mengenakan kekangan tetap, sesaran yang ditetapkan dan putaran yang ditetapkan tentang pusat putaran.
Analisis struktur !CLOAD Mengenakan daya nod tertumpu, momen pada darjah kebebasan putaran dan tork tentang pusat putaran.
Analisis struktur !DLOAD Mengenakan tekanan permukaan, beban permukaan, daya jasad, graviti dan daya emparan.
Analisis struktur !SPRING Mengenakan sokongan spring pada darjah kebebasan nod.
Analisis struktur !TEMPERATURE Menentukan secara langsung suhu nod yang digunakan dalam analisis tegasan terma atau membacanya daripada fail keputusan.
Analisis dinamik !VELOCITY, !ACCELERATION Mengenakan halaju atau pecutan awal, atau halaju atau pecutan ditetapkan yang berubah mengikut masa.
Analisis konduksi haba !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE Mengenakan suhu tetap, fluks haba, perolakan dan sinaran.
Bersama !AMPLITUDE Menentukan faktor skala berubah masa bagi syarat sempadan dan beban dalam bentuk jadual.
Takrif mesh !EQUATION Mentakrifkan persamaan kekangan berbilang titik.

Dalam analisis struktur, nombor darjah kebebasan 1, 2, dan 3 biasanya dianggap sebagai darjah kebebasan translasi, manakala 4, 5, dan 6 sebagai darjah kebebasan putaran. Darjah kebebasan putaran bermakna dalam model dengan enam darjah kebebasan, seperti unsur cangkerang dan rasuk. Bagi model yang hanya mengandungi unsur pepejal dua atau tiga dimensi, nyatakan kekangan dan beban hanya dalam julat darjah kebebasan yang dimiliki oleh nod sasaran.

Kekangan Sesaran dalam Analisis Struktur

Kekangan sesaran ditentukan dengan !BOUNDARY. Julat darjah kebebasan dan nilai diberikan bagi suatu nod atau kumpulan nod. Nilai 0 mentakrifkan kekangan tetap, manakala nilai bukan sifar mentakrifkan sesaran atau putaran yang ditetapkan.

Dalam analisis struktur, !BOUNDARY menerima julat darjah kebebasan daripada 1 hingga 6. 1 hingga 3 sepadan dengan sesaran translasi, manakala 4 hingga 6 sepadan dengan kekangan putaran pada nod yang mempunyai darjah kebebasan putaran. Oleh sebab satu julat darjah kebebasan boleh ditentukan serentak, sebagai contoh, translasi boleh dikekang dengan menetapkan 1 hingga 3 secara serentak.

Apabila parameter AMP ditentukan, nilai yang ditetapkan berubah mengikut masa berdasarkan fungsi amplitud. Dengan spesifikasi biasa, sesaran yang ditetapkan dikenakan secara kenaikan mengikut faktor beban dalam langkah atau perubahan fungsi amplitud. Apabila TOTAL=YES ditentukan, nilai yang diberikan dianggap sebagai sasaran jumlah sesaran.

Apabila ROT_CENTER ditentukan, kekangan putaran boleh dikenakan berkenaan kumpulan nod pusat. Dengan spesifikasi ini, sesaran translasi kumpulan nod sasaran dikira daripada jumlah putaran dan dikenakan sebagai kekangan. Gabungan ROT_CENTER dan TOTAL=YES tidak disokong, maka kekangan putaran tentang pusat putaran digunakan sebagai spesifikasi kenaikan.

Beban Tertumpu dalam Analisis Struktur

Beban nod tertumpu ditentukan dengan !CLOAD. Apabila nod atau kumpulan nod, nombor darjah kebebasan dan nilai beban diberikan, beban dimasukkan ke sebelah kanan bagi darjah kebebasan tersebut.

Nilai yang ditentukan bagi darjah kebebasan translasi 1 hingga 3 dianggap sebagai daya nod dalam arah koordinat. Dalam model dengan darjah kebebasan putaran, nilai yang ditentukan bagi 4 hingga 6 boleh mengenakan momen pada darjah kebebasan putaran. Apabila parameter AMP ditentukan, beban tertumpu didarab dengan nilai fungsi amplitud.

Apabila ROT_CENTER ditentukan, beban dikenakan sebagai tork tentang kumpulan nod pusat. Dalam kes ini, vektor tork yang ditentukan diagihkan kepada daya nod berdasarkan vektor kedudukan dari pusat ke nod sasaran. Oleh sebab tork tidak boleh diagihkan apabila pusat dan nod sasaran berada pada kedudukan yang sama, hubungan geometri antara pusat putaran dan titik beban mesti diperiksa.

Perhatian diperlukan apabila !CLOAD ditentukan untuk kumpulan nod dalam model yang juga menggunakan !MESH dengan REFINE (penghalusan mesh, Refiner). Penghalusan menghasilkan nod pertengahan sisi baharu pada sisi yang terkandung dalam kumpulan nod asal, dan nod pertengahan sisi ini turut ditambahkan kepada kumpulan nod yang sama. Oleh sebab !CLOAD memberikan nilai beban tertumpu yang sama kepada setiap nod dalam kumpulan nod, beban tertumpu yang sama turut dikenakan pada nod pertengahan sisi yang ditambah, menyebabkan jumlah beban berbeza daripada yang dimaksudkan sebelum penghalusan. Apabila menentukan beban tertumpu mengikut kumpulan nod, ambil kira pertambahan titik beban akibat penghalusan, atau sebaiknya tentukan nod secara individu.

Beban Teragih dan Daya Jasad dalam Analisis Struktur

Beban teragih dan daya jasad ditentukan dengan !DLOAD. !DLOAD menentukan jenis beban dan parameter bagi kumpulan unsur atau kumpulan permukaan. Perubahan masa ditentukan dengan parameter AMP.

Jenis beban utama adalah seperti berikut.

Jenis Beban Penerangan
P0, PP, P1–P6 Mengenakan tekanan yang bertindak pada muka unsur. Kesepadanan antara nombor muka dan muka unsur bergantung pada jenis unsur.
PX, PY, PZ Menentukan tekanan dengan arah koordinat yang eksplisit. Ia ditukar kepada vektor arah semasa pemprosesan input.
S... Mengenakan beban permukaan kepada kumpulan permukaan. Nombor muka diperoleh daripada takrif kumpulan permukaan.
BX, BY, BZ Mengenakan daya jasad dalam arah koordinat.
GRAV Menentukan vektor pecutan graviti. Ia digabungkan dengan ketumpatan bahan dan dimasukkan sebagai daya jasad.
CENT Mengenakan daya emparan berdasarkan paksi putaran dan halaju sudut.

Apabila FOLLOW=YES ditentukan, tekanan permukaan mengikuti orientasi permukaan terubah bentuk. Spesifikasi ini bermakna dalam analisis struktur yang mengambil kira ubah bentuk terhingga. Dalam analisis yang geometri tak linearnya dilumpuhkan, tekanan pengikut dilumpuhkan oleh pelaksanaan.

Seperti P1 hingga P6 dan S1 hingga S6 pada bahagian analisis haba, makna nombor muka berbeza mengikut jenis unsur. Lihat rujukan kata kunci untuk kesepadanan khusus nombor muka dan tertib medan data.

Sokongan Spring dalam Analisis Struktur

Sokongan spring ditentukan dengan !SPRING. Apabila nod atau kumpulan nod, nombor darjah kebebasan dan pemalar spring diberikan, kekakuan spring ditambahkan kepada kekakuan pepenjuru darjah kebebasan sasaran, dan tindak balas spring yang berkadar dengan sesaran semasa dimasukkan ke sebelah kanan.

Apabila ditentukan bagi darjah kebebasan 1 hingga 3, sokongan dianggap sebagai spring translasi. Dalam model dengan darjah kebebasan putaran, penentuan 4 hingga 6 membolehkan spring putaran digunakan. Periksa konfigurasi darjah kebebasan supaya spring tidak diberikan kepada darjah kebebasan yang tiada dalam model sasaran.

Asas sesaran yang ditentang oleh pegas dipilih dengan parameter INCREMENTAL. Dengan INCREMENTAL=NO lalai, tindak balas pegas adalah berkadar dengan sesaran terkumpul sejak permulaan analisis; iaitu, daya dalaman ialah hasil darab pemalar pegas dengan sesaran terkumpul. Dengan INCREMENTAL=YES, kedudukan rujukan pegas ditetapkan semula pada setiap inkremen kepada keadaan tertumpu bagi inkremen sebelumnya, dan tindak balas pegas adalah berkadar hanya dengan pertambahan sesaran dalam inkremen tersebut. Oleh itu, daya dalaman ialah hasil darab pemalar pegas dengan pertambahan sesaran dalam inkremen itu, dan sesaran merentasi inkremen tidak menyumbang kepada tindak balas pegas.

Perubahan pemalar pegas mengikut masa diberikan dengan parameter AMP. Apabila nama fungsi amplitud ditentukan, pemalar pegas didarab dengan nilai fungsi amplitud. Nilai amplitud dinilai pada waktu akhir inkremen semasa, maka sokongan yang terlibat atau dilepaskan di tengah-tengah langkah boleh diwakili. Jika AMP tidak ditentukan, pemalar pegas tidak mengalami perubahan masa akibat fungsi amplitud.

Kedua-dua INCREMENTAL dan AMP sah dalam analisis statik dan analisis dinamik kaedah tersirat. Untuk menghidupkan atau mematikan sokongan pegas itu sendiri mengikut langkah, gunakan ID kumpulan dan spesifikasi LOAD bagi !STEP.

Beban Suhu dalam Analisis Struktur

Gunakan !TEMPERATURE untuk mengenakan beban akibat terikan terma dalam analisis struktur. Apabila suhu ditentukan bagi setiap nod atau kumpulan nod, daya nod setara untuk analisis tegasan terma dipasang berdasarkan perbezaan daripada suhu rujukan atau suhu sebelumnya. Pekali pengembangan terma ditentukan dalam takrif bahan. Suhu rujukan ditentukan dengan !REFTEMP.

Suhu boleh ditentukan secara langsung dalam fail kawalan atau dibaca daripada fail keputusan yang dihasilkan oleh analisis konduksi haba atau analisis lain. Apabila READRESULT ditentukan, suhu nod pada baris data tidak dibaca; sebaliknya, data keputusan yang ditentukan oleh SSTEP, INTERVAL, READTYPE, dan parameter berkaitan dibaca. Apabila menggunakan fail keputusan, masa atau nombor langkah yang disimpan mesti sepadan dengan spesifikasi pada bahagian analisis struktur.

Oleh sebab !TEMPERATURE tidak mempunyai parameter AMP, ia tidak tertakluk pada penskalaan oleh fungsi amplitud. Untuk mengubah sejarah suhu, kawal data suhu itu sendiri, keputusan analisis haba yang dibaca, atau pembahagian langkah.

Syarat Awal dan Nilai Ditetapkan dalam Analisis Dinamik (Halaju dan Pecutan)

Dalam analisis dinamik, !VELOCITY dan !ACCELERATION boleh menentukan syarat awal atau nilai ditetapkan bagi halaju atau pecutan. Kedua-duanya menentukan nod atau kumpulan nod, julat darjah kebebasan dan nilai. Julat darjah kebebasan ialah 1 hingga 6; dalam model dengan darjah kebebasan putaran, 4 hingga 6 sepadan dengan halaju sudut atau pecutan sudut.

TYPE=INITIAL menentukan halaju awal atau pecutan awal pada permulaan analisis. Apabila halaju awal diberikan, pecutan awal dikira supaya konsisten dengan persamaan gerakan. Apabila pecutan awal diberikan, terdapat laluan yang mengira halaju awal.

TYPE=TRANSIT menentukan halaju atau pecutan ditetapkan yang berubah mengikut masa. Jika TYPE diabaikan, ia dianggap sebagai TRANSIT. Apabila AMP ditentukan, fungsi amplitud diinterpolasi pada masa analisis dinamik dan didarabkan kepada nilai ditetapkan.

Kekangan Berbilang Titik

Gunakan fungsi kekangan berbilang titik apabila hubungan linear perlu dikenakan antara beberapa darjah kebebasan nod. Kata kunci yang sepadan ialah !EQUATION, yang boleh menyatakan hubungan seperti gandingan tegar, sempadan berkala, dan hubungan sesaran antara nod yang sukar diwakili dengan kekangan tetap pada satu nod dan satu darjah kebebasan.

Untuk panduan penggunaan kekangan berbilang titik, cara ia dikendalikan oleh solver linear, dan hubungannya dengan fungsi gandingan darjah kebebasan lain seperti sentuhan TIED, lihat Kekangan Berbilang Titik.

Syarat Sempadan dalam Analisis Konduksi Haba

Dalam analisis konduksi haba, suhu tetap, fluks haba, perolakan dan sinaran dikenakan sebagai syarat sempadan. Secara berasingan daripada !STEP untuk analisis struktur, kawalan masa bagi analisis haba ditentukan dengan !HEAT.

Kata Kunci Sasaran Penerangan Spesifikasi Amplitud
!FIXTEMP Nod atau kumpulan nod Menetapkan suhu. AMP
!CFLUX Nod atau kumpulan nod Mengenakan fluks haba nod tertumpu. AMP
!DFLUX Unsur atau kumpulan unsur Mengenakan fluks haba teragih kepada isipadu unsur atau muka unsur. AMP
!SFLUX Kumpulan permukaan Mengenakan fluks haba kepada kumpulan permukaan. AMP
!FILM Unsur atau kumpulan unsur Mengenakan sempadan perolakan kepada muka unsur. AMP1, AMP2
!SFILM Kumpulan permukaan Mengenakan sempadan perolakan kepada kumpulan permukaan. AMP1, AMP2
!RADIATE Unsur atau kumpulan unsur Mengenakan sempadan sinaran kepada muka unsur. AMP1, AMP2
!SRADIATE Kumpulan permukaan Mengenakan sempadan sinaran kepada kumpulan permukaan. AMP1, AMP2

Bagi !DFLUX, BF mewakili penjanaan haba isipadu, manakala S0 hingga S6 mewakili fluks haba pada muka unsur. Bagi !FILM, muka unsur ditentukan oleh F0 hingga F6; bagi !RADIATE, oleh R0 hingga R6. Oleh sebab kesepadanan antara nombor muka dan muka unsur sebenar bergantung pada jenis unsur, lihat rujukan setiap kata kunci untuk butiran.

Sempadan perolakan menentukan pekali perolakan dan suhu luaran. Sempadan sinaran menentukan pekali setara emisiviti dan suhu ambien. AMP1 sepadan dengan bahagian pekali, dan AMP2 dengan bahagian suhu luaran atau ambien, membolehkan perubahan masa bebas bagi setiap satu.

Fungsi Amplitud

Fungsi amplitud mentakrifkan perubahan masa syarat sempadan atau beban menggunakan jadual masa dan nilai. Dalam input, jadual masa bernama ditakrifkan dengan !AMPLITUDE dan dirujuk melalui parameter AMP, AMP1, atau AMP2 bagi kata kunci sasaran.

Kata kunci utama yang boleh digunakan adalah seperti berikut.

!AMPLITUDE dibaca dalam bentuk jadual (DEFINITION=TABULAR), dan jenis masa dianggap sebagai masa langkah (TIME=STEP). Nilai boleh ditakrifkan sebagai nilai relatif atau mutlak, tetapi bagi kata kunci individu ia biasanya digunakan sebagai faktor yang mendarab nilai asas.

!TEMPERATURE tidak tertakluk pada fungsi amplitud.

Topik Berkaitan