Kawalan Langkah¶

Analisis struktur FrontISTR berjalan dengan menukar syarat sempadan, beban, sentuhan dan pengaktifan unsur mengikut setiap langkah. Halaman ini menerangkan tempoh masa, sublangkah, kriteria penumpuan dan cara memilih antara kenaikan tetap dengan kenaikan automatik/cutback bagi setiap langkah.

Terminologi Masa Analisis¶

Halaman ini membezakan masa analisis menggunakan istilah berikut.

• Masa semasa: Jumlah masa berlalu sejak permulaan analisis.
• Masa langkah: Masa berlalu sejak permulaan langkah semasa.
• Tempoh masa: Masa analisis yang dimajukan dalam satu langkah.
• Masa relatif: Masa langkah dibahagi dengan tempoh masa. Nilainya 0 pada permulaan langkah dan 1 pada akhir langkah.
• Kenaikan masa: Kenaikan daripada masa semasa ke masa berikutnya tempat keseimbangan diselesaikan.

Gambaran Keseluruhan Ciri¶

Kawalan langkah disusun mengikut aspek berikut.

Bagi analisis statik, kenaikan tetap atau kenaikan automatik/cutback boleh dipilih. Dalam analisis dinamik, syarat juga boleh ditukar menggunakan beberapa entri !STEP, dan disyorkan untuk menentukan kedua-dua kenaikan masa tetap dan tempoh masa langkah dengan !STEP. Dalam !DYNAMIC, n_step dan t_delta dianggap sebagai nilai lalai apabila !STEP diabaikan atau untuk keserasian ke belakang. Kenaikan automatik/cutback boleh digunakan dengan kaedah tersirat tak linear. Kawalan masa bagi analisis konduksi haba dikendalikan bukan oleh !STEP tetapi oleh spesifikasi langkah masa dalam !HEAT.

Syarat yang diaktifkan dalam sesuatu langkah ditentukan melalui ID kumpulan. Oleh sebab syarat sempadan, beban, sentuhan dan pengaktifan unsur boleh ditukar mengikut langkah, pembebanan berperingkat, penukaran syarat sentuhan dan analisis yang melibatkan urutan pembinaan boleh diwakili dalam satu fail kawalan analisis. Untuk pemilihan mod pengaktifan/penyahaktifan unsur, lihat Pengaktifan/Penyahaktifan Unsur.

Memilih Kawalan Langkah¶

Pilih kaedah kenaikan berdasarkan ketaklinearan analisis dan masa output yang diperlukan.

• Bagi analisis linear atau analisis yang selesai dalam satu langkah, pelarasan terperinci kawalan kenaikan selalunya tidak diperlukan.
• Bagi analisis statik tak linear yang beban dan tindak balasnya berubah dengan lancar, kenaikan tetap selalunya mencukupi. Jika penumpuan sukar dicapai, kurangkan kenaikan masa.
• Bagi analisis yang melibatkan permulaan atau pelepasan sentuhan, perkembangan luluh, ubah bentuk besar atau perubahan mendadak dalam ketaklinearan bahan, kenaikan automatik/cutback patut dipertimbangkan terlebih dahulu. Kenaikan boleh ditambah di kawasan yang mudah menumpu dan dikurangkan di kawasan yang sukar menumpu.
• Jika keputusan diperlukan pada masa tertentu semasa menggunakan kenaikan automatik, gunakan juga senarai masa output.

Laraskan kriteria penumpuan untuk mengimbangi kestabilan analisis dan masa pengiraan. Mengetatkan kriteria penumpuan meningkatkan ketepatan keseimbangan tetapi menambah bilangan lelaran. Dalam analisis yang melibatkan sentuhan atau pengganda Lagrange, bukan sahaja kriteria baki biasa, malah bilangan lelaran sentuhan dan kriteria pengganda Lagrange turut mempengaruhi perjalanan pengiraan.

Kawalan Langkah untuk Analisis Statik¶

Analisis statik terdiri daripada satu atau lebih langkah analisis. Lelaran sepanjang langkah dipanggil gelung langkah, dan lelaran yang menyelesaikan satu langkah dengan membahagikannya kepada kenaikan masa dipanggil gelung sublangkah. Pada setiap sublangkah, keseimbangan dikira menggunakan faktor beban, syarat sempadan, keadaan sentuhan dan syarat lain pada masa yang ditentukan.

Dengan kenaikan tetap, kenaikan masa dalam langkah maju mengikut nilai yang ditentukan. Jika penumpuan gagal, analisis tamat pada ketika itu.

Dengan kenaikan automatik/cutback, nilai kenaikan masa asas seterusnya dtime_base dikemas kini daripada keadaan penumpuan sublangkah sebelumnya. Jika penumpuan gagal, keadaan yang disimpan sebelumnya dipulihkan dan julat masa yang sama dikira semula menggunakan kenaikan masa yang lebih kecil.

Aliran kenaikan automatik/cutback adalah seperti berikut.

1. Pada permulaan langkah, gunakan kenaikan masa awal sebagai dtime_base.
2. Tentukan kenaikan masa sebenar supaya ia tidak melepasi masa akhir langkah atau masa output berikutnya.
3. Kira keseimbangan pada masa yang dimajukan daripada masa semasa sebanyak kenaikan masa.
4. Jika pengiraan menumpu, majukan masa dan tambah atau kurangkan dtime_base seterusnya mengikut keadaan penumpuan.
5. Jika pengiraan tidak menumpu, pulihkan keadaan, kurangkan dtime_base menggunakan nisbah pengurangan cutback, dan kira semula.
6. Apabila masa semasa mencapai masa akhir langkah, tamatkan langkah tersebut.

Keputusan sama ada hendak menambah atau mengurangkan kenaikan ditentukan daripada keadaan lelaran sublangkah sebelumnya. Tiga kuantiti utama yang digunakan untuk keputusan ini ialah seperti berikut.

Jika keadaan yang mana mana-mana N_max, N_sum atau N_cont melebihi ambang sisi-pengurangan berterusan sebanyak bilangan kali yang ditentukan, kenaikan masa dikurangkan. Sebaliknya, jika keadaan yang mana ketiga-tiganya kekal dalam ambang sisi-penambahan berterusan sebanyak bilangan kali yang ditentukan, kenaikan masa ditambah. Semasa menambahkannya, kenaikan dilaraskan supaya tidak melebihi had atas.

Dengan kenaikan automatik/cutback, analisis tamat sebagai gagal dalam kes berikut.

• Had atas bilangan sublangkah dicapai sebelum masa akhir langkah.
• Nilai kenaikan masa asas jatuh di bawah had bawah kenaikan masa.
• Had atas cutback berturut-turut dicapai.

Contoh berikut mengaktifkan kenaikan automatik dan menetapkan kenaikan masa awal 0.01, tempoh masa langkah 2.5, had bawah kenaikan masa 1E-5, had atas kenaikan masa 0.3, dan maksimum 200 sublangkah. Set parameter kenaikan automatik AP1 dan senarai masa output TP1, yang mengandungi jumlah masa 1.5, 2.7 dan 3.9, diberikan kepada langkah.

!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

Untuk format input dan nilai lalai setiap parameter, lihat !STEP, !AUTOINC_PARAM, dan !TIME_POINTS.

Kawalan Langkah untuk Analisis Dinamik¶

Bagi pengamiran masa langsung dalam analisis dinamik, tentukan kaedah penyelesaian dan parameter pengamiran masa dengan !DYNAMIC, dan tentukan langkah analisis, kumpulan syarat sempadan dan beban serta kaedah kenaikan dengan !STEP. Jika !STEP diabaikan, analisis dianggap sebagai analisis satu langkah yang semua syarat sempadan dan bebannya aktif.

Dengan kenaikan tetap, pada baris kedua !STEP nyatakan DTIME, ETIME untuk mengawal kenaikan masa dan tempoh masa langkah bagi setiap langkah. Mentakrifkan beberapa entri !STEP membolehkan kumpulan syarat sempadan dan beban aktif ditukar mengikut langkah. Dalam !DYNAMIC, t_delta dan n_step dianggap sebagai nilai lalai bagi input satu langkah warisan yang mengabaikan !STEP dan untuk keserasian ke belakang. Bagi input baharu, disyorkan untuk menentukan syarat masa secara eksplisit dengan !STEP walaupun kenaikan tetap digunakan.

Apabila menggunakan kenaikan automatik, nyatakan !STEP, INC_TYPE=AUTO dan berikan kenaikan masa awal, tempoh masa langkah, had bawah kenaikan masa dan had atas kenaikan masa pada baris data !STEP. Dengan kaedah tersirat tak linear, kenaikan masa ditambah atau dikurangkan mengikut keadaan lelaran Newton dan lelaran sentuhan; jika penumpuan gagal, keadaan sebelumnya dipulihkan dan pengiraan diulang dengan kenaikan masa yang lebih kecil.

Dalam !STEP, TYPE (STATIC/VISCO) ialah suis kebergantungan masa bahan bagi langkah dan hanya sah untuk analisis statik. Ia tidak dirujuk dalam analisis dinamik, tempat kenaikan masa sentiasa dianggap sebagai masa sebenar; oleh itu, menentukan TYPE bagi !STEP dalam analisis dinamik tidak memberi kesan.

Kaedah pengamiran masa dan pekali seperti kaedah Newmark-β ditentukan dengan !DYNAMIC. Untuk format input, lihat !DYNAMIC dan !STEP.

Kawalan Langkah untuk Analisis Konduksi Haba¶

Langkah masa bagi analisis konduksi haba ditentukan dengan !HEAT. !HEAT menentukan satu set nilai termasuk langkah masa, masa akhir, langkah masa minimum, perubahan suhu maksimum, bilangan lelaran dan kriteria penumpuan.

Kawalan masa bagi analisis konduksi haba beroperasi melalui mekanisme yang berasingan daripada !STEP, INC_TYPE=AUTO bagi analisis statik struktur. Oleh itu, apabila melaraskan langkah masa dalam analisis konduksi haba, jangan gunakan !STEP; sebaliknya gunakan spesifikasi !HEAT. Untuk format input, lihat !HEAT.

Menentukan Masa Output¶

Oleh sebab kenaikan masa berubah mengikut penumpuan apabila kenaikan automatik digunakan, masa output keputusan mungkin tidak diketahui terlebih dahulu. !TIME_POINTS ialah senarai masa yang digunakan untuk melaraskan kenaikan masa supaya keseimbangan sentiasa dikira dan keputusan boleh dikeluarkan pada masa yang ditentukan.

Senarai masa boleh ditentukan sama ada sebagai jumlah masa sejak permulaan analisis atau masa langkah sejak permulaan langkah. Gunakan jumlah masa apabila menentukan masa bersama merentasi beberapa langkah, dan gunakan masa langkah apabila menentukan kedudukan output relatif yang sama bagi setiap langkah.

Bagi setiap langkah, senarai masa yang digunakan dirujuk daripada !STEP. Apabila digunakan bersama kenaikan automatik, kenaikan masa dipendekkan supaya tidak melepasi masa output berikutnya atau masa akhir langkah. Untuk format input, lihat !TIME_POINTS.

Topik Berkaitan¶

• Jenis Analisis — Gambaran keseluruhan jenis analisis seperti analisis statik, analisis dinamik dan analisis konduksi haba.
• Lelaran Tak Linear dan Pengamiran Masa — Struktur lelaran Newton, lelaran sentuhan dan pengamiran masa dalam sublangkah (makna bilangan lelaran Newton dan lelaran sentuhan).
• Pengaktifan/Penyahaktifan Unsur — Cara memilih kawalan pengaktifan unsur yang didayakan oleh !STEP.
• Kaedah Newton-Raphson (Teori) — Teori kaedah penyelesaian iteratif.
• Kriteria Penumpuan (Teori) — Teori ukuran penumpuan.
• !STEP, !AUTOINC_PARAM, !TIME_POINTS — Format input untuk kawalan langkah dalam analisis struktur dan dinamik.
• !DYNAMIC, !HEAT — Format input untuk kawalan masa dalam analisis dinamik dan pengaliran haba.