Randbetingelser og laster¶

I FrontISTR defineres randbetingelser og laster for strukturanalyse, varmeledningsanalyse og dynamisk analyse med nøkkelord. I statisk strukturanalyse grupperes de definerte randbetingelsene og lastene etter gruppe-ID og aktiveres for hvert trinn via !STEP med linjen BOUNDARY eller LOAD. Også i dynamisk analyse kan !BOUNDARY, !CLOAD, !VELOCITY, !ACCELERATION og !SPRING for den implisitte metoden aktiveres gruppevis fra !STEP. Betingelser som varierer med tiden, skaleres ved hjelp av !AMPLITUDE, og lineære relasjoner mellom flere frihetsgrader defineres med !EQUATION.

Funksjonsoversikt¶

Randbetingelser og laster kan klassifiseres etter analysetype som følger.

I strukturanalyse behandles frihetsgradsnumrene 1, 2 og 3 normalt som translasjonsfrihetsgrader, og 4, 5 og 6 som rotasjonsfrihetsgrader. Rotasjonsfrihetsgrader er meningsfulle i modeller med 6 frihetsgrader, for eksempel skall- og bjelkeelementer. For modeller som bare inneholder 2- eller 3-dimensjonale solidelementer, skal fastholdelser og laster bare angis innenfor området av frihetsgrader som målknutene faktisk har.

Forskyvningsfastholdelser i strukturanalyse¶

Forskyvningsfastholdelser angis med !BOUNDARY. For en knute eller knutegruppe angis et område av frihetsgrader og en verdi. Verdien 0 definerer en fast fastholdelse, mens en verdi ulik 0 definerer en foreskrevet forskyvning eller foreskrevet rotasjon.

I strukturanalyse godtar !BOUNDARY et frihetsgradsområde fra 1 til 6. 1 til 3 tilsvarer translasjonsforskyvning, mens 4 til 6 tilsvarer rotasjonsfastholdelser i knuter som har rotasjonsfrihetsgrader. Ettersom et område av frihetsgrader kan angis samlet, kan for eksempel translasjon fastholdes ved å feste 1 til 3 samtidig.

Når parameteren AMP angis, varierer den foreskrevne verdien over tid i samsvar med en amplitudefunksjon. Med normal spesifikasjon påføres foreskrevet forskyvning inkrementelt etter lastfaktoren i trinnet eller endringen i amplitudefunksjonen. Når TOTAL=YES angis, behandles den angitte verdien som den ønskede totale forskyvningen.

Når ROT_CENTER angis, kan en rotasjonsfastholdelse påføres med hensyn til en sentral knutegruppe. Med denne spesifikasjonen beregnes translasjonsforskyvningene til målknutegruppen fra rotasjonsmengden og påføres som fastholdelser. Kombinasjonen av ROT_CENTER og TOTAL=YES støttes ikke, så rotasjonsfastholdelser om et rotasjonssenter brukes som inkrementelle spesifikasjoner.

Konsentrerte laster i strukturanalyse¶

Konsentrerte knutelaster angis med !CLOAD. Når en knute eller knutegruppe, et frihetsgradsnummer og en lastverdi oppgis, tas lasten inn på høyresiden for den aktuelle frihetsgraden.

Verdier angitt for translasjonsfrihetsgradene 1 til 3 behandles som knutekrefter i koordinatretningene. I modeller med rotasjonsfrihetsgrader kan verdier angitt for 4 til 6 påføre momenter på rotasjonsfrihetsgradene. Når parameteren AMP angis, multipliseres den konsentrerte lasten med verdien til amplitudefunksjonen.

Når ROT_CENTER angis, påføres lasten som dreiemoment om den sentrale knutegruppen. I dette tilfellet fordeles den angitte dreiemomentvektoren til knutekrefter basert på posisjonsvektorene fra senteret til målknutene. Ettersom dreiemoment ikke kan fordeles når senteret og en målknute ligger i samme posisjon, må det geometriske forholdet mellom rotasjonssenteret og lastpunktene kontrolleres.

Det kreves forsiktighet når !CLOAD angis for en knutegruppe i en modell som også bruker !MESH med REFINE (maskenettforfining, Refiner). Forfiningen oppretter nye midtsideknuter på kanter som inngår i den opprinnelige knutegruppen, og disse midtsideknutene legges også til i den samme knutegruppen. Fordi !CLOAD tilordner den samme konsentrerte lastverdien til hver knute i knutegruppen, påføres den samme konsentrerte lasten også de nye midtsideknutene, slik at totalbelastningen blir en annen enn den som var tilsiktet før forfiningen. Når konsentrerte laster angis etter knutegruppe, må økningen i antall lastpunkter som følge av forfiningen tas med i betraktningen, eller helst bør enkeltknuter angis direkte. Hvis !CLOAD angis for en knutegruppe som inneholder to eller flere knuter i det raffinerte maskenettet, skrives det ut en advarsel med gruppenavnet og antall knuter etter raffineringen når kontrolldataene leses. Analysen fortsetter.

Fordelte laster og volumkrefter i strukturanalyse¶

Fordelte laster og volumkrefter angis med !DLOAD. !DLOAD angir en lasttype og parametere for en elementgruppe eller flategruppe. Tidsvariasjon angis med parameteren AMP.

De viktigste lasttypene er som følger.

Når FOLLOW=YES angis, følger overflatetrykket orienteringen til den deformerte flaten. Denne spesifikasjonen er meningsfull i strukturanalyse som tar hensyn til endelig deformasjon. I analyser der ikke-lineær geometri er deaktivert, deaktiveres følgetrykk av implementasjonen.

Som for P1 til P6 og S1 til S6 på varmeanalysesiden varierer betydningen av flatenumre med elementtypen. Se nøkkelordreferansen for den konkrete sammenhengen mellom flatenumre og rekkefølgen på datafeltene.

Fjærstøtter i strukturanalyse¶

Fjærstøtter angis med !SPRING. Når en node eller nodegruppe, et frihetsgradsnummer og en fjærkonstant angis, legges fjærstivheten til den diagonale stivheten for den aktuelle frihetsgraden, og fjærreaksjonskraften innarbeides i høyresiden som en indre kraft.

Når støtten angis for frihetsgradene 1 til 3, behandles den som en translasjonsfjær. I modeller med rotasjonsfrihetsgrader kan rotasjonsfjærer brukes ved å angi 4 til 6. Kontroller frihetsgradskonfigurasjonen slik at fjærer ikke tilordnes frihetsgrader som ikke finnes i målmodellen.

Forskyvningsreferansen som fjæren motstår, velges med parameteren INCREMENTAL. Med standardinnstillingen INCREMENTAL=NO innarbeides en fjærreaksjon proporsjonal med den akkumulerte forskyvningen fra analysens start. Den indre kraften er med andre ord produktet av fjærkonstanten og den akkumulerte forskyvningen. Med INCREMENTAL=YES settes fjærens referanseposisjon på nytt for hvert inkrement til den konvergerte tilstanden fra foregående inkrement, og bare en fjærreaksjon proporsjonal med forskyvningsinkrementet i det aktuelle inkrementet innarbeides. Den indre kraften blir dermed produktet av fjærkonstanten og forskyvningsinkrementet i det aktuelle inkrementet, og forskyvning fra tidligere inkrementer bidrar ikke til fjærreaksjonen.

Tidsvariasjonen til fjærkonstanten angis med parameteren AMP. Når navnet på en amplitudefunksjon angis, multipliseres fjærkonstanten med amplitudefunksjonens verdi. Amplitudeverdien evalueres ved sluttidspunktet for det aktuelle inkrementet, slik at støtter som kobles inn eller frigjøres under et steg kan representeres. Hvis AMP ikke angis, påvirkes ikke fjærkonstanten av tidsvariasjon via en amplitudefunksjon.

Både INCREMENTAL og AMP er gyldige i statisk analyse og implisitt dynamisk analyse. Hvis selve fjærstøtten skal aktiveres eller deaktiveres stegvis, brukes gruppe-ID og LOAD-angivelsen i !STEP.

Temperaturlaster i strukturanalyse¶

Bruk !TEMPERATURE for å påføre laster som skyldes termisk tøyning i strukturanalyse. Når en temperatur angis for hver knute eller knutegruppe, sammenstilles ekvivalente knutekrefter for termisk spenningsanalyse basert på forskjellen fra referansetemperaturen eller den foregående temperaturen. Den termiske ekspansjonskoeffisienten angis i materialdefinisjonen. Referansetemperaturen angis med !REFTEMP.

Temperaturen kan enten angis direkte i styringsfilen eller leses fra en resultatfil som er produsert av varmeledningsanalyse eller en annen analyse. Når READRESULT angis, leses ikke knutetemperaturene på datalinjene; i stedet leses resultatdata som er angitt med SSTEP, INTERVAL, READTYPE og relaterte parametere. Ved bruk av en resultatfil må den lagrede tiden eller trinnnummeret samsvare med spesifikasjonen på strukturanalysesiden.

Siden !TEMPERATURE ikke har noen AMP-parameter, skaleres den ikke med en amplitudefunksjon. For å variere temperaturhistorikken styres selve temperaturdataene, varmeanalysens resultater som leses, eller trinninndelingen.

Initialbetingelser og foreskrevne verdier i dynamisk analyse (hastighet og akselerasjon)¶

I dynamisk analyse kan !VELOCITY og !ACCELERATION angi initialbetingelser eller foreskrevne verdier for hastighet eller akselerasjon. Begge angir en knute eller knutegruppe, et frihetsgradsområde og en verdi. Frihetsgradsområdet er 1 til 6; i modeller med rotasjonsfrihetsgrader tilsvarer 4 til 6 vinkelhastighet eller vinkelakselerasjon.

TYPE=INITIAL angir initialhastigheten eller initialakselerasjonen ved analysens start. Når en initialhastighet er gitt, beregnes initialakselerasjonen slik at den er konsistent med bevegelsesligningen. Når en initialakselerasjon er gitt, finnes det en beregningsvei der initialhastigheten beregnes.

TYPE=TRANSIT angir en tidsvarierende foreskrevet hastighet eller foreskrevet akselerasjon. Hvis TYPE utelates, behandles den som TRANSIT. Når AMP angis, interpoleres amplitudefunksjonen ved tiden i den dynamiske analysen og multipliseres med den foreskrevne verdien.

Eksitasjonskrefter i frekvensresponsanalyse¶

Eksitasjonskrefter i frekvensresponsanalyse angis med !FLOAD. For en knute, knutegruppe eller flategruppe angis frihetsgradsnummer og verdi. Den angitte verdien behandles som en eksitasjonskraft i den tilsvarende koordinatretningen; tidsvariasjon som AMP, slik som brukes med !CLOAD og !DLOAD, brukes ikke.

Den komplekse amplituden til harmonisk eksitasjon angis separat for real- og imaginærdelen med parameteren LOAD CASE. Ved å skrive to kort for samme mål, ett med LOAD CASE=1 og ett med LOAD CASE=2, kan faseforskjøvet eksitasjon representeres.

Verdiens dimensjon avhenger av det angitte målet. For et knutenummer eller et knutegruppenavn er verdien en konsentrert kraft; for et flategruppenavn er den en flatekraft per arealenhet. Når en flategruppe angis, integreres kraften over flaten og fordeles som ekvivalente knutekrefter, på samme måte som overflatetrykket i !DLOAD. I motsetning til trykk er retningen imidlertid koordinatretningen som svarer til det angitte frihetsgradsnummeret, ikke flatenormalen.

Flerpunktbegrensninger¶

Bruk flerpunktbegrensningsfunksjonen når en lineær relasjon skal pålegges mellom flere knutefrihetsgrader. Det tilhørende nøkkelordet er !EQUATION, som kan uttrykke relasjoner som stiv kobling, periodiske randbetingelser og forskyvningsrelasjoner mellom knuter som er vanskelige å representere med en fast fastholdelse av én enkelt knute og én enkelt frihetsgrad.

Se flerpunktbegrensninger for veiledning om bruk av flerpunktbegrensninger, hvordan de behandles av lineærløseren, og forholdet til andre funksjoner for kobling av frihetsgrader, for eksempel kontakt av typen TIED.

Randbetingelser i varmeledningsanalyse¶

I varmeledningsanalyse påføres fast temperatur, varmefluks, konveksjon og stråling som randbetingelser. Uavhengig av !STEP for strukturanalyse angis tidsstyring for varmeanalyse med !HEAT.

For !DFLUX representerer BF volumetrisk varmeutvikling, mens S0 til S6 representerer varmefluks på elementflater. For !FILM angis elementflater med F0 til F6; for !RADIATE med R0 til R6. Siden sammenhengen mellom flatenumre og faktiske elementflater avhenger av elementtypen, se referansen for hvert nøkkelord for detaljer.

En konveksjonsrandbetingelse angir en konveksjonskoeffisient og utvendig temperatur. En strålingsrandbetingelse angir en emissivitetsekvivalent koeffisient og omgivelsestemperatur. AMP1 svarer til koeffisientsiden, og AMP2 til den utvendige temperaturen eller omgivelsestemperaturen, slik at tidsvariasjonen kan styres uavhengig for hver.

Amplitudefunksjoner¶

En amplitudefunksjon definerer tidsvariasjonen til en randbetingelse eller last ved hjelp av en tabell over tider og verdier. I inndata defineres en navngitt tidstabell med !AMPLITUDE og refereres med parameteren AMP, AMP1 eller AMP2 i det aktuelle nøkkelordet.

De viktigste nøkkelordene der dette kan brukes, er som følger.

• Strukturanalyse: !BOUNDARY, !CLOAD, !DLOAD, !SPRING
• Dynamisk analyse: !VELOCITY, !ACCELERATION
• Varmeledningsanalyse: !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE

!AMPLITUDE leses i tabellform (DEFINITION=TABULAR). Verdiene interpoleres lineært mellom tidspunktene i tabellen; før det første tidspunktet brukes den første verdien, og etter det siste tidspunktet brukes den siste verdien.

Tidspunktet som brukes til å evaluere en amplitude, følger TIME-innstillingen i statisk strukturanalyse. Med STEP TIME (standardverdi) brukes tiden fra starten av steget; med TOTAL TIME brukes tiden fra starten av analysen. I dynamisk analyse brukes tiden fra starten av analysen uavhengig av TIME-innstillingen.

Verditypen angis med VALUE. Med RELATIVE (standardverdi) multipliseres amplitudeverdien med verdien som er angitt for nøkkelordet som refererer til den. Med ABSOLUTE i strukturanalyse brukes selve amplitudeverdien som last- eller randbetingelsesverdi. For !BOUNDARY og !SPRING i statisk strukturanalyse behandles amplitudeverdien likevel som en faktor som multipliserer verdien som er angitt for nøkkelordet, også når ABSOLUTE er angitt.

Når !CLOAD og !DLOAD forblir aktive over flere steg i statisk strukturanalyse og AMP ikke er angitt, brukes fra og med det andre steget verdien som er angitt for nøkkelordet direkte, uten å multiplisere den med stegets lastfaktor. Når AMP er angitt, følges amplitudeverdien i hvert steg.

!TEMPERATURE er ikke underlagt amplitudefunksjoner.

Se også¶

• Trinnstyring — Trinnvis aktivering og inkrementstyring av randbetingelser, laster og kontakt i strukturanalyse.
• Løser og prekondisjonering — Behandlingsmetode for flerpunktbegrensninger og håndtering i lineærløseren.
• Kontakt og innbygging — Oversikt over kontakt- og innbyggingsbetingelser.
• Utdata og restart — Oversikt over resultatfiler som brukes av !TEMPERATURE, READRESULT og restart-mekanismen.
• Nøkkelordreferanse:
• Strukturanalyse: !BOUNDARY, !CLOAD, !DLOAD, !SPRING, !TEMPERATURE, !REFTEMP
• Dynamisk analyse: !VELOCITY, !ACCELERATION
• Varmeledningsanalyse: !FIXTEMP, !CFLUX, !DFLUX, !SFLUX, !FILM, !SFILM, !RADIATE, !SRADIATE
• Felles- og maskenettdefinisjoner: !AMPLITUDE, !EQUATION