Kalo te përmbajtja

Tipet e analizës

FrontISTR ofron disa tipe analize që mbulojnë si fizikën strukturore, ashtu edhe atë termike, nga ekuilibri statik, përmes evolucionit në kohë dhe gjendjes së qëndrueshme periodike, deri te nxjerrja e karakteristikave vetjake. Kjo faqe përshkruan dukuritë që trajton secili tip analize, fushën e zbatimit dhe mënyrën e zgjedhjes ndërmjet tyre. Për sintaksën e skedarit hyrës, shih referencën e fjalëve kyçe; për hollësitë matematikore të formulimit, shih manualin teorik.

Përmbledhje e funksioneve

Tipet e analizës në FrontISTR karakterizohen nga kombinime të 3 boshteve të mëposhtme.

  • Fizika e synuar: strukturore (zhvendosje dhe sforcim), termike (temperaturë dhe fluks nxehtësie), ose çiftimi ndërmjet tyre
  • Trajtimi i lëvizjes: nëse përfshihen termat e inercisë dhe nëse ndiqet evolucioni në kohë. Këto janë boshte të pavarura
    • Pa inerci dhe pa evolucion në kohë → ekuilibër statik
    • Pa inerci, por ndiqet evolucioni në kohë → kuazi-statik (viskoelasticitet, zvarritje etj.)
    • Përfshihet inercia dhe ndiqet evolucioni në kohë → përgjigje dinamike kalimtare
    • Trajtohet në domenin e frekuencës si gjendje e qëndrueshme periodike → përgjigje harmonike
    • Pa forcë të jashtme; nxirren vetitë e brendshme të sistemit → karakteristika vetjake
  • Lineariteti: linear (deformim i vogël dhe material linear) ose jolinear (deformim i madh, material jolinear ose kontakt)

Kombinimet e zbatuara të këtyre boshteve u korrespondojnë tipeve të analizës të përshkruara më poshtë. Në hyrje, !SOLUTION specifikon kategorinë e gjerë të tipit të analizës, ndërsa !DYNAMIC, !EIGEN, !HEAT dhe fjalë kyçe të ngjashme specifikojnë më hollësisht vetitë përkatëse. Madhësia e hapit kohor dhe inkrementet për analizat që përfshijnë evolucion në kohë kontrollohen me !STEP.

Si të zgjidhet tipi i analizës

Kur zgjidhni tipin e analizës, filloni duke organizuar dukurinë që duhet trajtuar dhe rezultatin që dëshironi të merrni. Edhe për të njëjtin objekt, tipi i përshtatshëm i analizës ndryshon sipas asaj që dëshironi të dini. Shqyrtimi me radhë i pikave të mëposhtme çon në një tip analize të përshtatshëm për objektivin.

  1. Çfarë dëshironi të merrni? — Zhvendosje dhe sforcim, shpërndarje temperature, mënyra vibrimi ose përgjigje në frekuencë. Madhësia e dëshiruar përcakton kategorinë e gjerë të analizës
  2. A duhet marrë parasysh inercia? — Zgjidhni analizën dinamike kur ngarkesa ndryshon shpejt dhe përshpejtimi ndikon në përgjigje. Analiza statike është e mjaftueshme kur ndryshimet janë të ngadalta dhe inercia mund të neglizhohet
  3. A duhet ndjekur evolucioni në kohë? — Edhe kur inercia mund të neglizhohet, përgjigjja e materialit e varur nga koha, si viskoelasticiteti ose zvarritja, zgjidhet duke avancuar kohën brenda kornizës së analizës statike (analizë kuazi-statike)
  4. A është i vlefshëm supozimi i linearitetit? — Analiza lineare është e mjaftueshme për deformim të vogël me materiale lineare. Zgjidhni analizën jolineare nëse përfshihet deformim i madh, material jolinear ose kontakt

Problemet tipike dhe tipet përkatëse të analizës tregohen në tabelën e mëposhtme.

Çfarë dëshironi të dini Tipi i analizës
Sforcimi dhe zhvendosja nën ngarkesë statike Analizë statike (lineare ose jolineare)
Përgjigjja në kohë që përfshin viskoelasticitet ose zvarritje Analizë statike (kuazi-statike)
Përgjigje kalimtare si goditja ose përgjigjja ndaj tërmetit Analizë dinamike
Frekuencat natyrore dhe format modale Analizë modale
Karakteristikat në frekuencë nën ngacmim harmonik Analizë e përgjigjes në frekuencë
Shpërndarja e temperaturës dhe fluksi i nxehtësisë Analizë e përçimit të nxehtësisë
Sforcimi termik për shkak të një fushe temperature Analizë e çiftuar termomekanike

Analiza statike

Analiza statike zgjidh ekuacionet e ekuilibrit duke neglizhuar termat e inercisë. Kjo kornizë përfshin jo vetëm ekuilibrin e qëndrueshëm pa evolucion në kohë, por edhe analizën kuazi-statike, ku ekuilibri në çdo kohë ndiqet në mënyrë sekuenciale duke avancuar kohën kur trajtohet përgjigjja e materialit e varur nga koha, si viskoelasticiteti ose zvarritja, apo jolinearitetet me histori. Dallimi nga analiza dinamike është prania ose mungesa e termave të inercisë, jo prania ose mungesa e evolucionit në kohë.

Analiza statike lineare supozon deformim të vogël dhe materiale lineare dhe zgjidh ekuacionin e ekuilibrit me një zgjidhje të vetme të sistemit linear. Ajo ka koston më të ulët llogaritëse dhe përdoret për vlerësimin e sforcimit dhe studime në fazat e hershme të projektimit.

Analiza statike jolineare përdoret kur përfshihet cilado nga këto: deformim i madh (jolinearitet gjeometrik), materiale jolineare (elastoplasticitet, hiperelasticitet, viskoelasticitet ose zvarritje), ose kontakt. Meqë ekuacioni i ekuilibrit është jolinear, ngarkesa ndahet në disa inkremente dhe zbatohet hap pas hapi, me zgjidhje iterative me metodën Newton-Raphson brenda çdo inkrementi. Kur trajtohen materiale të varura nga koha, si viskoelasticiteti ose zvarritja, i njëjti proces inkremental dhe iterativ kryhet duke ndjekur në mënyrë sekuenciale ekuilibrin në çdo kohë.

Në hyrje, specifikoni !SOLUTION, TYPE=STATIC dhe shtoni parametrin NONLINEAR kur trajtoni jolinearitetin. Hapat kohorë, kontrolli i inkrementit dhe kriteret e konvergjencës specifikohen me !STEP. Për hollësitë e kontrollit të inkrementit, shih Kontrolli i hapit.

Analiza dinamike

Analiza dinamike zgjidh ekuacionet e lëvizjes që përfshijnë termat e inercisë si problem evolucioni në kohë dhe merr përgjigjen ndaj historikut kohor të forcave të jashtme si histori kohore. Ajo synon dukuri si ngarkesa e goditjes, përgjigjja ndaj tërmetit dhe përhapja e vibrimeve, ku përshpejtimi i sistemit ndikon ndjeshëm në përgjigje.

Metodat e integrimit në kohë ndahen gjerësisht në metoda implicite dhe eksplicite. Zgjedhja varet nga shkalla kohore e dukurisë, madhësia e problemit dhe kërkesat e qëndrueshmërisë për hapin kohor. Metodat implicite janë të përshtatshme kur dominojnë përbërësit me frekuencë të ulët dhe dëshirohen hapa kohorë relativisht të mëdhenj, ndërsa metodat eksplicite janë të përshtatshme për dukuri me frekuencë të lartë, si goditja dhe përhapja e valëve, që në vetvete kërkojnë hapa kohorë të vegjël.

Metoda implicite

Metoda implicite (metoda Newmark-β) zgjidh një sistem ekuacionesh të njëkohshme në çdo hap kohor për të marrë zhvendosjen, shpejtësinë dhe përshpejtimin në kohën pasuese. Nuk ka kufizim të qëndrueshmërisë mbi madhësinë e hapit kohor, kështu që për përgjigje strukturore ku dominojnë përbërësit me frekuencë të ulët (si përgjigjja ndaj tërmetit dhe vibrimi mekanik), mund të përdoren hapa kohorë relativisht të mëdhenj për të zvogëluar numrin e hapave, duke e bërë metodën efikase. Nga ana tjetër, kostoja e zgjidhjes së ekuacioneve të njëkohshme lind në çdo hap, prandaj metoda nuk është e përshtatshme për dukuri që kërkojnë një numër jashtëzakonisht të madh hapash.

Metoda eksplicite

Metoda eksplicite (metoda e diferencës qendrore) llogarit drejtpërdrejt gjendjen në kohën pasuese duke përdorur vetëm informacionin nga hapi i mëparshëm. Meqë nuk zgjidh një sistem të njëkohshëm, kostoja për 1 hap është e vogël, por madhësia e hapit kohor kufizohet nga një kusht i bazuar në periudhën minimale natyrore të sistemit (kushti CFL). Ajo është e favorshme për probleme si goditja, përhapja e valëve dhe kontakti me shpejtësi të lartë, ku hapa të vegjël kohorë kërkohen në mënyrë të natyrshme.

Në hyrje, specifikoni !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC dhe përdorni !DYNAMIC për të zgjedhur metodën e zgjidhjes dhe për të specifikuar parametrat e integrimit, si ata të metodës Newmark-β. Përdorni !STEP kur ndërroni grupe kushtesh kufitare ose ngarkesash nëpër disa hapa, ose kur specifikoni kontrollin e inkrementit për çdo hap. Në analizën dinamike jolineare implicite, janë të disponueshme gjithashtu kontrolli automatik i inkrementit dhe cutback sipas sjelljes së konvergjencës.

Analiza modale

Analiza modale zgjidh problemin e përgjithësuar të vlerave vetjake të formuar nga matricat e masës dhe ngurtësisë pa zbatuar forca të jashtme, duke nxjerrë frekuencat natyrore dhe format modale natyrore të vetë sistemit. Ajo kryhet për të vlerësuar karakteristikat e vibrimit të strukturave, për të identifikuar pikat e rezonancës dhe si hap paraprak kur përdoret mbivendosja modale në analizën e përgjigjes në frekuencë.

Metoda Lanczos përdoret për të nxjerrë me efikasitet një numër të specifikuar të mënyrave më të ulëta. Për matricën e masës përdoret një matricë mase e përqendruar.

Në hyrje, specifikoni !SOLUTION, TYPE=EIGEN dhe përdorni !EIGEN për të specifikuar numrin e mënyrave që do të nxirren, vlerat e zhvendosjes dhe parametrat e tjerë.

Analiza e përgjigjes në frekuencë

Analiza e përgjigjes në frekuencë përcakton përgjigjen periodike të gjendjes së qëndrueshme që arrin një sistem i nënshtruar forcave të jashtme harmonike (sinusoidale), duke ndryshuar frekuencën e ngacmimit. Ndryshe nga analiza dinamike që ndjek një histori kohore, ajo zgjidh drejtpërdrejt në domenin e frekuencës dhe për këtë arsye është e përshtatshme për vlerësimin e karakteristikave të rezonancës dhe projektimin për vibrim në gjendje të qëndrueshme.

Zgjidhja bazohet në metodën e mbivendosjes modale, duke ndërtuar përgjigjen përmes mbivendosjes së mënyrave natyrore të marra më parë nga analiza modale. Prandaj, analiza modale duhet të kryhet për të njëjtin sistem para analizës së përgjigjes në frekuencë. Mbështeten vetëm modelet lineare; analiza nuk mund të ekzekutohet kur është aktivizuar jolinearitet gjeometrik ose material.

Në hyrje, ajo trajtohet si një formë e analizës dinamike: specifikoni !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC, pastaj specifikoni përgjigjen në frekuencë duke përdorur parametrat vartës të !DYNAMIC. Kushtet e ngacmimit specifikohen me !FLOAD.

Analiza e përçimit të nxehtësisë

Analiza e përçimit të nxehtësisë zgjidh ekuacionin e përçimit të nxehtësisë për të marrë shpërndarjen e temperaturës dhe fluksin e nxehtësisë. Ajo përdor të njëjtën rrjetë të elementeve të fundme si analiza strukturore, por çdo nyje ka vetëm 1 shkallë lirie, temperaturën, dhe vetitë e materialit që trajtohen kufizohen në përçueshmërinë termike, nxehtësinë specifike dhe dendësinë. Kushtet kufitare ndryshojnë gjithashtu nga analiza strukturore dhe përfshijnë temperaturën e përcaktuar, fluksin e nxehtësisë, konvekcionin dhe rrezatimin.

Sipas sjelljes kohore, analiza e përçimit të nxehtësisë klasifikohet në përçim të qëndrueshëm të nxehtësisë, që përcakton një gjendje ekuilibri të pavarur nga koha, dhe përçim kalimtar të nxehtësisë, që ndjek evolucionin kohor të fushës së temperaturës. Zgjedhja varet nga fakti nëse rezultati i dëshiruar është temperatura e ekuilibrit që arrihet përfundimisht apo mënyra se si temperatura ndryshon me kohën.

Në hyrje, specifikoni !SOLUTION, TYPE=HEAT dhe përdorni !HEAT për të specifikuar analizën e qëndrueshme ose kalimtare dhe hapin kohor.

Analiza e çiftuar termomekanike

Analiza e çiftuar termomekanike zbaton shpërndarjen e temperaturës të marrë nga analiza e përçimit të nxehtësisë si ngarkesë deformimi termik në analizën strukturore, për të përcaktuar sforcimet dhe deformimet e shkaktuara nga fusha e temperaturës. Rrjedha standarde e punës në FrontISTR është çiftim njëdrejtimësh: analiza termike dhe analiza strukturore ekzekutohen në mënyrë të pavarur dhe fusha e temperaturës transmetohet në një drejtim përmes një skedari rezultati.

Procedura është që fillimisht të kryhet analiza e përçimit të nxehtësisë dhe të merret një skedar rezultati që përmban shpërndarjen e temperaturës. Pastaj, gjatë analizës strukturore, lexojeni atë fushë temperature si ngarkesë temperature me !TEMPERATURE, READRESULT. Vetë korniza e analizës strukturore është e njëjtë me analizën e zakonshme statike ose dinamike dhe nuk nevojitet të specifikohet një tip i veçantë analize për çiftimin.

Çiftimi dydrejtimësh, ku deformimi strukturor ndikon në përçimin e nxehtësisë (për shembull, ndryshime të kushteve termike kufitare për shkak të deformimit), është jashtë fushës së këtij versioni të dokumentacionit.

Tema të lidhura