विश्लेषणका प्रकार¶

FrontISTR ले संरचनात्मक र तापीय दुवै भौतिक समस्याका लागि स्थैतिक सन्तुलनदेखि समय-विकास, आवधिक स्थिर अवस्था र स्वाभाविक गुण निकाल्नेसम्मका विभिन्न विश्लेषण प्रकार उपलब्ध गराउँछ। यस पृष्ठमा प्रत्येक विश्लेषण प्रकारले सम्बोधन गर्ने घटना, प्रयोग क्षेत्र र छनोटको आधार वर्णन गरिएको छ। इनपुट फाइलको ढाँचाका लागि किवर्ड सन्दर्भ र सूत्रीकरणको गणितीय विवरणका लागि सिद्धान्त पुस्तिका हेर्नुहोस्।

कार्यक्षमताको समग्र चित्र¶

FrontISTR का विश्लेषण प्रकार निम्न तीन अक्षको संयोजनबाट विशेषीकृत हुन्छन्।

• लक्षित भौतिकी: संरचना (विस्थापन र प्रतिबल), ताप (तापक्रम र ताप प्रवाह), वा तिनको युग्मन
• गतिको व्यवहार: जडत्व पद समावेश गर्ने कि नगर्ने र समय-विकास पछ्याउने कि नपछ्याउने। यी दुई स्वतन्त्र अक्ष हुन्
  • जडत्व समावेश नगर्ने र समय-विकास पनि नपछ्याउने → स्थिर सन्तुलन
  • जडत्व समावेश नगर्ने तर समय-विकास पछ्याउने → अर्ध-स्थैतिक (श्यान-प्रत्यास्थता, क्रिप आदि)
  • जडत्व समावेश गर्ने र समय-विकास पछ्याउने → क्षणिक गतिशील प्रतिक्रिया
  • आवधिक स्थिर अवस्थाका रूपमा आवृत्ति क्षेत्रमा समाधान गर्ने → हार्मोनिक प्रतिक्रिया
  • बाह्य बल नदिई प्रणालीकै गुण निकाल्ने → स्वाभाविक गुण
• रैखिकता: रैखिक (सानो विरूपण र रैखिक सामग्री) वा अरेखीय (ठूलो विरूपण, अरेखीय सामग्री, सम्पर्क)

कार्यान्वित संयोजनहरू तलका प्रत्येक विश्लेषण प्रकारसँग मेल खान्छन्। इनपुटमा !SOLUTION ले विश्लेषण प्रकारको मुख्य वर्ग निर्दिष्ट गर्छ र !DYNAMIC, !EIGEN, !HEAT आदिले सम्बन्धित गुणहरू थप स्पष्ट गर्छन्। समय-विकास हुने विश्लेषणमा समय चरण र वृद्धि !STEP बाट नियन्त्रण गरिन्छ।

विश्लेषण प्रकार कसरी छान्ने¶

विश्लेषण प्रकार छान्दा पहिले सम्हाल्नुपर्ने घटना र आवश्यक परिणाम स्पष्ट गर्नुहोस्। एउटै वस्तुमा पनि के जान्न चाहिएको हो भन्ने आधारमा उचित विश्लेषण प्रकार फरक हुन्छ। तलका बुँदा क्रमशः विचार गर्दा उद्देश्यअनुकूल प्रकार छान्न सकिन्छ।

1. के निकाल्न चाहनुहुन्छ — विस्थापन वा प्रतिबल, तापक्रम वितरण, वा कम्पन मोड अथवा आवृत्ति प्रतिक्रिया। चाहिएको राशिले विश्लेषण प्रकारको मुख्य वर्ग निर्धारण गर्छ
2. जडत्व विचार गर्न आवश्यक छ कि छैन — भार छिटो बदलिन्छ र त्वरणले प्रतिक्रियामा असर गर्छ भने गतिशील विश्लेषण छान्नुहोस्। परिवर्तन ढिलो छ र जडत्व उपेक्षा गर्न सकिन्छ भने स्थैतिक विश्लेषण पर्याप्त हुन्छ
3. समय-विकास पछ्याउन आवश्यक छ कि छैन — जडत्व उपेक्षा गर्न सकिए पनि श्यान-प्रत्यास्थता वा क्रिप जस्ता समय-निर्भर सामग्री प्रतिक्रियाका लागि स्थैतिक विश्लेषणको ढाँचाभित्र समय चरण अघि बढाउँदै समाधान गरिन्छ (अर्ध-स्थैतिक विश्लेषण)
4. रैखिकताको अनुमान मान्य छ कि छैन — सानो विरूपण र रैखिक सामग्री भए रैखिक विश्लेषण पर्याप्त हुन्छ। ठूलो विरूपण, अरेखीय सामग्री वा सम्पर्कमध्ये कुनै समावेश भए अरेखीय विश्लेषण छान्नुहोस्

सामान्य समस्याहरू र तिनका विश्लेषण प्रकारको सम्बन्ध तल देखाइएको छ।

स्थैतिक विश्लेषण¶

स्थैतिक विश्लेषणले जडत्व पद उपेक्षा गरी सन्तुलन समीकरण समाधान गर्छ। समय-विकास नहुने स्थिर सन्तुलन मात्र होइन, श्यान-प्रत्यास्थता वा क्रिपजस्ता समय-निर्भर सामग्री प्रतिक्रिया वा इतिहास-निर्भर अरेखीयता सम्हाल्दा समयलाई चरणबद्ध रूपमा अघि बढाउँदै प्रत्येक समयमा सन्तुलन क्रमिक रूपमा पछ्याउने अर्ध-स्थैतिक विश्लेषण पनि यही ढाँचामा पर्छ। गतिशील विश्लेषणसँगको फरक जडत्व पदको उपस्थितिमा हो, समय-विकासको उपस्थितिमा होइन।

रैखिक स्थैतिक विश्लेषणले सानो विरूपण र रैखिक सामग्री मान्दै सन्तुलन समीकरणलाई एकपटकको रैखिक समीकरण प्रणाली समाधानबाट हल गर्छ। यसको गणनात्मक लागत सबैभन्दा कम हुन्छ र प्रतिबल मूल्याङ्कन तथा डिजाइनको प्रारम्भिक चरणको अध्ययनमा प्रयोग गरिन्छ।

अरेखीय स्थैतिक विश्लेषण ठूलो विरूपण (ज्यामितीय अरेखीयता), अरेखीय सामग्री (प्रत्यास्थ-प्लास्टिकता, अतिप्रत्यास्थता, श्यान-प्रत्यास्थता, क्रिप) वा सम्पर्कमध्ये कुनै समावेश हुँदा प्रयोग गरिन्छ। सन्तुलन समीकरण अरेखीय हुने भएकाले भारलाई धेरै वृद्धिमा विभाजन गरी क्रमशः लागू गरिन्छ र प्रत्येक वृद्धिभित्र Newton-Raphson विधिद्वारा पुनरावृत्त समाधान गरिन्छ। श्यान-प्रत्यास्थता वा क्रिपजस्ता समय-निर्भर सामग्रीमा पनि प्रत्येक समयको सन्तुलन क्रमिक रूपमा पछ्याउँदै उही प्रकारको वृद्धि र पुनरावृत्ति गरिन्छ।

इनपुटमा !SOLUTION, TYPE=STATIC निर्दिष्ट गरिन्छ र अरेखीयता सम्हाल्दा NONLINEAR प्यारामिटर थपिन्छ। समय चरण, वृद्धि नियन्त्रण र अभिसरण मापदण्ड !STEP बाट निर्दिष्ट गरिन्छ। वृद्धि नियन्त्रणको विवरणका लागि स्टेप नियन्त्रण हेर्नुहोस्।

गतिशील विश्लेषण¶

गतिशील विश्लेषणले जडत्व पद सहितको गति समीकरणलाई समय-विकासका रूपमा समाधान गरी बाह्य बलको समय इतिहासप्रतिको प्रतिक्रिया समय इतिहासका रूपमा निकाल्छ। आघात भार, भूकम्प प्रतिक्रिया वा तरङ्ग प्रसारजस्ता प्रणालीको त्वरणले प्रतिक्रियामा ठूलो असर गर्ने घटनाहरू यसको लक्ष्य हुन्।

समय समाकलन विधिलाई मुख्यतः निहित र स्पष्ट विधिमा विभाजन गरिन्छ। छनोट घटनाको समय मापन, समस्या आकार र समय चरणको स्थिरता सर्तमा निर्भर हुन्छ। न्यून-आवृत्ति अवयव प्रधान भएर तुलनात्मक रूपमा ठूलो समय चरण लिन चाहिएको अवस्थामा निहित विधि उपयुक्त हुन्छ; आघात वा तरङ्ग प्रसारजस्ता स्वभावतः सानो समय चरण चाहिने उच्च-आवृत्ति घटनाका लागि स्पष्ट विधि उपयुक्त हुन्छ।

निहित विधि¶

निहित विधि (Newmark-β विधि) ले प्रत्येक समय चरणमा समकालिक समीकरण प्रणाली समाधान गरी अर्को समयको विस्थापन, वेग र त्वरण निकाल्छ। समय चरणको स्थिरतामा प्रतिबन्ध नहुने भएकाले न्यून-आवृत्ति अवयव प्रधान संरचनात्मक प्रतिक्रिया (भूकम्प प्रतिक्रिया, यान्त्रिक कम्पन आदि) मा ठूलो समय चरण लिएर चरण संख्या घटाउन सकिन्छ, त्यसैले यो कार्यकुशल हुन्छ। तर प्रत्येक चरणमा समकालिक समीकरण प्रणाली समाधानको लागत लाग्ने भएकाले अत्यन्त धेरै चरण चाहिने घटनाका लागि अनुकूल हुँदैन।

स्पष्ट विधि¶

स्पष्ट विधि (केन्द्रीय अन्तर विधि) ले अघिल्लो चरणको जानकारी मात्रबाट अर्को समयको अवस्था प्रत्यक्ष गणना गर्छ। समकालिक समीकरण प्रणाली समाधान नगर्ने हुँदा प्रति-चरण लागत कम हुन्छ, तर समय चरण प्रणालीको न्यूनतम स्वाभाविक आवर्तकालमा आधारित सर्त (CFL सर्त) ले सीमित गर्छ। आघात, तरङ्ग प्रसार वा उच्च-गति सम्पर्कजस्ता सानो समय चरण स्वभावतः आवश्यक समस्यामा यो लाभदायक हुन्छ।

इनपुटमा !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC निर्दिष्ट गरी !DYNAMIC बाट समाधान विधि तथा Newmark-β विधिजस्ता समाकलन प्यारामिटर दिइन्छ। धेरै चरणमा सीमा सर्त वा भार समूह बदल्दा अथवा चरणअनुसार वृद्धि नियन्त्रण निर्दिष्ट गर्दा !STEP प्रयोग गरिन्छ। अरेखीय गतिशील विश्लेषणको निहित विधिमा अभिसरण अवस्थाअनुसार स्वचालित वृद्धि र कटब्याक पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।

मोडल विश्लेषण¶

मोडल विश्लेषणले बाह्य बल नदिई द्रव्यमान आव्यूह र कठोरता आव्यूहबाट बनेको सामान्यीकृत स्वमान समस्या समाधान गरी प्रणालीका स्वाभाविक आवृत्ति र स्वाभाविक मोड आकार निकाल्छ। यो संरचनाको कम्पन विशेषता मूल्याङ्कन, अनुनाद बिन्दु पहिचान, र आवृत्ति प्रतिक्रिया विश्लेषणमा मोड अध्यारोपण प्रयोग गर्नु अघि गरिन्छ।

समाधान विधिका रूपमा Lanczos विधि प्रयोग गरिन्छ र निर्दिष्ट संख्याका निम्न-क्रम मोडहरू कार्यकुशल रूपमा निकालिन्छन्। द्रव्यमान आव्यूहका लागि संकेन्द्रित द्रव्यमान आव्यूह प्रयोग हुन्छ।

इनपुटमा !SOLUTION, TYPE=EIGEN निर्दिष्ट गरी !EIGEN बाट निकाल्ने मोड संख्या, सिफ्ट मान आदि दिइन्छ।

आवृत्ति प्रतिक्रिया विश्लेषण¶

आवृत्ति प्रतिक्रिया विश्लेषणले हार्मोनिक (साइन तरङ्ग) बाह्य बल दिइएको प्रणालीले पुग्ने आवधिक स्थिर-अवस्था प्रतिक्रिया उत्तेजना आवृत्ति बदल्दै निकाल्छ। समय इतिहास पछ्याउने गतिशील विश्लेषणभन्दा फरक, यसले आवृत्ति क्षेत्रमा प्रत्यक्ष समाधान गर्ने भएकाले अनुनाद विशेषताको मूल्याङ्कन र स्थिर कम्पन डिजाइनका लागि उपयुक्त हुन्छ।

समाधान मूलतः मोड अध्यारोपण विधिमा आधारित हुन्छ र पहिले मोडल विश्लेषणबाट प्राप्त स्वाभाविक मोडहरू अध्यारोपण गरेर प्रतिक्रिया बनाइन्छ। त्यसैले आवृत्ति प्रतिक्रिया विश्लेषणअघि उही प्रणालीमा मोडल विश्लेषण गर्न आवश्यक हुन्छ। यो केवल रैखिक मोडेलका लागि समर्थित छ; ज्यामितीय अरेखीयता वा सामग्री अरेखीयता सक्रिय भए चलाउन सकिँदैन।

इनपुटमा यसलाई गतिशील विश्लेषणको एक रूपका रूपमा लिइन्छ: !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC निर्दिष्ट गरी !DYNAMIC का उप-प्यारामिटरबाट आवृत्ति प्रतिक्रिया भएको जनाइन्छ। उत्तेजना सर्त !FLOAD बाट दिइन्छ।

ताप चालन विश्लेषण¶

ताप चालन विश्लेषणले ताप चालन समीकरण समाधान गरी तापक्रम वितरण र ताप प्रवाह निकाल्छ। यसले संरचनात्मक विश्लेषणकै परिमित-तत्त्व मेश प्रयोग गर्छ, तर नोडीय स्वतन्त्रता-अंश तापक्रमको एउटै मात्र हुन्छ र सामग्री गुणहरू ताप चालकता, विशिष्ट ताप र घनत्वमा सीमित हुन्छन्। सीमा सर्त पनि निर्धारित तापक्रम, ताप प्रवाह, संवहन र विकिरणजस्ता संरचनात्मक विश्लेषणभन्दा फरक प्रकारका हुन्छन्।

समयगत गुणअनुसार समय-निर्भर नभएको सन्तुलन अवस्था निकाल्ने स्थिर ताप चालन र तापक्रम क्षेत्रको समय-विकास पछ्याउने क्षणिक ताप चालन हुन्छ। छनोट अन्तिममा पुग्ने सन्तुलन तापक्रम चाहिएको हो कि तापक्रम समयसँग कसरी बदलिन्छ भन्ने जान्न चाहिएको हो भन्नेमा निर्भर हुन्छ।

इनपुटमा !SOLUTION, TYPE=HEAT निर्दिष्ट गरी !HEAT बाट स्थिर वा क्षणिक प्रकार र समय चरण दिइन्छ।

ताप-यान्त्रिक युग्मित विश्लेषण¶

ताप-यान्त्रिक युग्मित विश्लेषणले ताप चालन विश्लेषणबाट प्राप्त तापक्रम वितरणलाई संरचनात्मक विश्लेषणमा तापीय विकृति भारका रूपमा लागू गरी तापक्रम क्षेत्रबाट उत्पन्न प्रतिबल र विरूपण निकाल्छ। FrontISTR को सामान्य कार्यप्रवाह एकदिश युग्मन हो: तापीय विश्लेषण र संरचनात्मक विश्लेषण अलग-अलग चलाइन्छ र तापक्रम क्षेत्र परिणाम फाइलमार्फत एक दिशामा हस्तान्तरण गरिन्छ।

पहिले ताप चालन विश्लेषण चलाएर तापक्रम वितरणको परिणाम फाइल निकालिन्छ। त्यसपछि संरचनात्मक विश्लेषण चलाउँदा !TEMPERATURE, READRESULT द्वारा उक्त तापक्रम क्षेत्रलाई तापक्रम भारका रूपमा पढिन्छ। संरचनात्मक विश्लेषणको ढाँचा सामान्य स्थैतिक वा गतिशील विश्लेषणकै हुन्छ; युग्मनका लागि छुट्टै नयाँ विश्लेषण प्रकार निर्दिष्ट गर्नुपर्दैन।

संरचनात्मक विरूपणले ताप चालनमा प्रभाव पार्ने द्विदिश युग्मन (जस्तै विरूपणका कारण तापीय सीमा सर्त बदलिनु) यस संस्करणको दस्तावेजको दायराबाहिर छ।

सम्बन्धित विषयहरू¶

• तत्त्व पुस्तकालय — प्रत्येक विश्लेषण प्रकारमा प्रयोग गर्न सकिने तत्त्वका प्रकार र तिनको समर्थन
• सामग्री डेटा — प्रत्येक विश्लेषण प्रकारमा प्रयोग गर्न सकिने सामग्री मोडेल
• अरेखीय पुनरावृत्ति र समय समाकलन — Newton-Raphson पुनरावृत्ति, सम्पर्क पुनरावृत्ति र समय-समाकलन योजना
• स्टेप नियन्त्रण — समय वृद्धि, अभिसरण मापदण्ड र भार वृद्धि नियन्त्रण
• रैखिक प्रत्यास्थ स्थैतिक विश्लेषण (सिद्धान्त/परिशिष्ट) — रैखिक स्थैतिक विश्लेषणको सूत्रीकरण
• स्पर्शरेखीय कठोरता म्याट्रिक्स (सिद्धान्त) — अरेखीय स्थैतिक विश्लेषणको स्पर्शरेखीय कठोरता
• Newton-Raphson विधि (सिद्धान्त) — पुनरावृत्त समाधान विधि
• गतिशील विश्लेषण विधि (सिद्धान्त) — गतिशील विश्लेषणको सूत्रीकरण
• मोडल विश्लेषण (सिद्धान्त) — स्वमान समस्याको सूत्रीकरण
• आवृत्ति प्रतिक्रिया विश्लेषण (सिद्धान्त) — आवृत्ति प्रतिक्रियाको सूत्रीकरण
• क्षणिक ताप चालन विश्लेषण (सिद्धान्त) — ताप चालन विश्लेषणको सूत्रीकरण