Aina za uchanganuzi¶

FrontISTR hutoa aina kadhaa za uchanganuzi zinazohusu fizikia ya miundo na joto, kuanzia usawaziko tuli, mabadiliko kwa muda na hali thabiti ya mzunguko, hadi uchimbaji wa sifa asilia za mfumo. Ukurasa huu unaeleza jambo linaloshughulikiwa na kila aina ya uchanganuzi, upeo wa matumizi yake na namna ya kuchagua aina inayofaa. Kwa sintaksia ya faili za ingizo, tazama marejeleo ya maneno muhimu; kwa maelezo ya kihisabati ya uundaji, tazama mwongozo wa nadharia.

Muhtasari wa vipengele¶

Aina za uchanganuzi za FrontISTR zinaainishwa kwa mchanganyiko wa mihimili mitatu ifuatayo.

• Fizikia inayolengwa: muundo (uhamisho na mkazo), joto (halijoto na mtiririko wa joto), au uunganishaji wa fizikia hizo
• Utunzaji wa mwendo: iwapo athari za inersia zinajumuishwa na iwapo mabadiliko kwa muda yanafuatiliwa. Hizi ni mihimili miwili huru
  • Hakuna inersia na hakuna ufuatiliaji wa muda → usawaziko tuli
  • Hakuna inersia, lakini mabadiliko kwa muda yanafuatiliwa → kwazi-tuli (viskoelastisiti, kutambaa, n.k.)
  • Inersia inajumuishwa na mabadiliko kwa muda yanafuatiliwa → mwitikio dinamiksi wa mpito
  • Hushughulikiwa katika kikoa cha masafa kama hali thabiti ya mzunguko → mwitikio harmoniki
  • Hakuna nguvu ya nje; hutolewa sifa asilia za mfumo wenyewe → sifa asilia
• Ulineari: mstari (mgeuko mdogo na nyenzo ya mstari) au usio wa mstari (mgeuko mkubwa, nyenzo isiyo ya mstari, au mgusano)

Mchanganyiko uliotekelezwa wa mihimili hii unalingana na aina za uchanganuzi zilizoelezwa hapa chini. Katika ingizo, !SOLUTION hubainisha kategoria kuu ya aina ya uchanganuzi, huku !DYNAMIC, !EIGEN, !HEAT na maneno muhimu yanayofanana yakibainisha sifa husika kwa undani zaidi. Ukubwa wa hatua ya muda na nyongeza katika uchanganuzi unaofuata mabadiliko kwa muda hudhibitiwa kwa !STEP.

Jinsi ya kuchagua aina ya uchanganuzi¶

Unapochagua aina ya uchanganuzi, anza kwa kupanga jambo unalotaka kushughulikia na matokeo unayotaka kupata. Hata kwa kitu kilekile, aina inayofaa hubadilika kulingana na unachotaka kujua. Kuchunguza mambo yafuatayo kwa mpangilio husaidia kufikia aina inayofaa kwa lengo lako.

1. Unataka kupata nini? — Uhamisho na mkazo, usambazaji wa halijoto, modi za mtetemo, au mwitikio wa masafa. Kiasi unachotaka kupata huamua kategoria kuu ya uchanganuzi
2. Je, inersia inahitaji kuzingatiwa? — Chagua uchanganuzi wa mienendo ikiwa mzigo hubadilika haraka na kuongeza kasi huathiri mwitikio. Ikiwa mabadiliko ni ya polepole na inersia inaweza kupuuzwa, uchanganuzi tuli unatosha
3. Je, mabadiliko kwa muda yanahitaji kufuatiliwa? — Hata kama inersia inaweza kupuuzwa, mwitikio wa nyenzo unaotegemea muda, kama viskoelastisiti au kutambaa, hutatuliwa kwa kuendeleza muda ndani ya mfumo wa uchanganuzi tuli (uchanganuzi kwazi-tuli)
4. Je, dhana ya ulineari inafaa? — Uchanganuzi wa mstari unatosha kwa mgeuko mdogo na nyenzo za mstari. Chagua uchanganuzi usio wa mstari ikiwa kuna mgeuko mkubwa, nyenzo isiyo ya mstari, au mgusano

Jedwali lifuatalo linaonyesha uhusiano kati ya matatizo ya kawaida na aina za uchanganuzi.

Uchanganuzi tuli¶

Uchanganuzi tuli hutatua milinganyo ya usawaziko huku ukipuuza athari za inersia. Mfumo huu unajumuisha si tu usawaziko wa kudumu usiofuata mabadiliko kwa muda, bali pia uchanganuzi kwazi-tuli ambapo usawaziko katika kila wakati hufuatiliwa kwa mfululizo wakati muda unaendelezwa, kwa mfano katika mwitikio wa nyenzo unaotegemea muda kama viskoelastisiti au kutambaa, au katika hali isiyo ya mstari yenye historia. Tofauti na uchanganuzi wa mienendo ni kuwepo au kutokuwepo kwa athari za inersia, si kuwepo au kutokuwepo kwa mabadiliko kwa muda.

Uchanganuzi tuli wa mstari hudhani mgeuko mdogo na nyenzo za mstari na hutatua mlinganyo wa usawaziko kwa utatuzi mmoja wa mfumo wa milinganyo ya mstari. Una gharama ndogo zaidi ya kukokotoa na hutumiwa katika tathmini ya mkazo na uchunguzi wa hatua za awali za usanifu.

Uchanganuzi tuli usio wa mstari hutumiwa ikiwa kuna mgeuko mkubwa (kutokuwa mstari kwa jiometri), nyenzo isiyo ya mstari (elastoplastisiti, hiperelastisiti, viskoelastisiti, au kutambaa), au mgusano. Kwa kuwa mlinganyo wa usawaziko si wa mstari, mzigo hugawanywa katika nyongeza kadhaa na kutumika hatua kwa hatua, huku utatuzi wa kurudia kwa mbinu ya Newton-Raphson ukifanywa ndani ya kila nyongeza. Kwa nyenzo zinazotegemea muda kama viskoelastisiti au kutambaa, mchakato huohuo wa nyongeza na kurudia hufanywa huku usawaziko katika kila wakati ukifuatiliwa kwa mfululizo.

Katika ingizo, bainisha !SOLUTION, TYPE=STATIC na uongeze kigezo NONLINEAR ikiwa unashughulikia kutokuwa mstari. Hatua za muda, udhibiti wa nyongeza na vigezo vya konverjensi hubainishwa kwa !STEP. Kwa maelezo ya udhibiti wa nyongeza, tazama Udhibiti wa hatua.

Uchanganuzi wa mienendo¶

Uchanganuzi wa mienendo hutatua milinganyo ya mwendo yenye athari za inersia kama tatizo la mabadiliko kwa muda na kupata mwitikio kwa historia ya muda ya nguvu za nje kama historia ya muda. Unalenga matukio kama mzigo wa athari, mwitikio wa tetemeko la ardhi na uenezaji wa mtetemo, ambapo kuongeza kasi kwa mfumo huathiri sana mwitikio.

Mbinu za ujumuishaji kwa muda hugawanywa kwa ujumla katika mbinu fiche na mbinu wazi. Uchaguzi hutegemea kipimo cha muda cha jambo, ukubwa wa tatizo na masharti ya uthabiti wa hatua ya muda. Mbinu fiche inafaa wakati vipengele vya masafa ya chini vinatawala na unataka kutumia hatua kubwa kiasi za muda; mbinu wazi inafaa kwa matukio ya masafa ya juu kama athari na uenezaji wa mawimbi, ambayo kwa asili yanahitaji hatua ndogo za muda.

Mbinu fiche¶

Mbinu fiche (mbinu ya Newmark-β) hutatua mfumo wa milinganyo katika kila hatua ya muda ili kupata uhamisho, kasi na kuongeza kasi katika wakati unaofuata. Haina kizuizi cha uthabiti kwa hatua ya muda, kwa hivyo katika mwitikio wa muundo unaotawaliwa na vipengele vya masafa ya chini, kama mwitikio wa tetemeko la ardhi au mtetemo wa mashine, inaweza kutumia hatua kubwa za muda na kupunguza idadi ya hatua. Kwa upande mwingine, gharama ya kutatua mfumo wa milinganyo hutokea katika kila hatua, hivyo haifai sana kwa matukio yanayohitaji idadi kubwa sana ya hatua.

Mbinu wazi¶

Mbinu wazi (mbinu ya tofauti ya kati) hukokotoa hali ya wakati unaofuata moja kwa moja kwa kutumia taarifa za hatua iliyotangulia pekee. Gharama kwa kila hatua ni ndogo kwa sababu mfumo wa milinganyo hautatuliwi, lakini hatua ya muda imewekewa kikomo na sharti linalotegemea kipindi kifupi zaidi cha asili cha mfumo (sharti la CFL). Hii ni faida kwa matatizo kama athari, uenezaji wa mawimbi na mgusano wa kasi kubwa, ambayo tayari yanahitaji hatua ndogo za muda.

Katika ingizo, bainisha !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC, kisha chagua mbinu na vigezo vya ujumuishaji, kama vile vya Newmark-β, kwa !DYNAMIC. Tumia !STEP kubadilisha vikundi vya masharti ya mpaka na mizigo katika hatua nyingi au kubainisha udhibiti wa nyongeza kwa kila hatua. Katika uchanganuzi wa mienendo usio wa mstari kwa mbinu fiche, nyongeza otomatiki na cutback kulingana na konverjensi pia vinaweza kutumiwa.

Uchanganuzi wa modi¶

Uchanganuzi wa modi hutatua tatizo la jumla la thamani eigeni linaloundwa na matriki ya masi na matriki ya ugumu bila kutumia nguvu ya nje, ili kutoa masafa asilia na maumbo ya modi ya mfumo wenyewe. Hutumiwa kutathmini sifa za mtetemo wa muundo, kutambua maeneo ya rezonansi na kama hatua ya awali kabla ya uchanganuzi wa mwitikio wa masafa unaotumia ujumlishaji wa modi.

Mbinu ya Lanczos hutumiwa kutoa kwa ufanisi idadi iliyobainishwa ya modi za mpangilio wa chini. Matriki ya masi iliyolimbikizwa hutumiwa kama matriki ya masi.

Katika ingizo, bainisha !SOLUTION, TYPE=EIGEN na utumie !EIGEN kuweka idadi ya modi zitakazotolewa, thamani ya uhamisho na kadhalika.

Uchanganuzi wa mwitikio wa masafa¶

Uchanganuzi wa mwitikio wa masafa hupata mwitikio wa hali thabiti ya mzunguko wa mfumo unaosisimuliwa na nguvu ya nje ya harmoniki (sine) huku masafa ya msisimko yakibadilishwa. Tofauti na uchanganuzi wa mienendo unaofuata historia ya muda, hutatua moja kwa moja katika kikoa cha masafa, kwa hivyo inafaa kwa tathmini ya sifa za rezonansi na usanifu wa mtetemo wa kudumu.

Utatuzi hutegemea ujumlishaji wa modi: mwitikio huundwa kwa kujumlisha modi asilia zilizopatikana mapema kwa uchanganuzi wa modi. Kwa hiyo uchanganuzi wa modi wa mfumo huo huo lazima ufanywe kabla ya uchanganuzi wa mwitikio wa masafa. Ni miundo ya mstari pekee inayotumika; uchanganuzi hauwezi kutekelezwa ikiwa kutokuwa mstari kwa jiometri au nyenzo kumewezeshwa.

Katika ingizo, hushughulikiwa kama aina ya uchanganuzi wa mienendo: bainisha !SOLUTION, TYPE=DYNAMIC, kisha bainisha mwitikio wa masafa kwa vigezo vya chini vya !DYNAMIC. Masharti ya msisimko hutolewa kwa !FLOAD.

Uchanganuzi wa upitishaji joto¶

Uchanganuzi wa upitishaji joto hutatua mlinganyo wa upitishaji joto ili kupata usambazaji wa halijoto na mtiririko wa joto. Hutumia mesh ileile ya elementi finiti kama uchanganuzi wa muundo, lakini kila nodi ina DOF moja tu ya halijoto, na sifa za nyenzo zinazotumika ni uwezo wa kuendesha joto, joto mahususi na msongamano. Masharti ya mpaka pia hutofautiana na ya uchanganuzi wa muundo: halijoto iliyowekwa, mtiririko wa joto, uhamishaji joto kwa mtiririko na mionzi.

Kwa uainishaji wa sifa za muda, kuna upitishaji joto wa hali thabiti, unaotafuta hali ya usawaziko isiyotegemea muda, na upitishaji joto wa mpito, unaofuata mabadiliko ya uga wa halijoto kwa muda. Uchaguzi hutegemea iwapo unataka halijoto ya mwisho ya usawaziko au namna halijoto inavyobadilika kwa muda.

Katika ingizo, bainisha !SOLUTION, TYPE=HEAT na utumie !HEAT kubainisha hali thabiti au ya mpito pamoja na hatua ya muda.

Uchanganuzi uliounganishwa wa joto na mkazo¶

Uchanganuzi uliounganishwa wa joto na mkazo hutumia usambazaji wa halijoto uliopatikana kwa uchanganuzi wa upitishaji joto kama mzigo wa mnyumbuko wa joto katika uchanganuzi wa muundo, ili kupata mkazo na mgeuko unaosababishwa na uga wa halijoto. Matumizi ya kawaida ya FrontISTR ni uunganishaji wa upande mmoja: uchanganuzi wa joto na uchanganuzi wa muundo hutekelezwa kando, na uga wa halijoto hupitishwa upande mmoja kupitia faili ya matokeo.

Utaratibu ni kwanza kutekeleza uchanganuzi wa upitishaji joto na kupata faili ya matokeo ya usambazaji wa halijoto. Kisha, wakati wa kutekeleza uchanganuzi wa muundo, soma uga huo wa halijoto kama mzigo wa halijoto kwa !TEMPERATURE, READRESULT. Mfumo wa uchanganuzi wa muundo wenyewe ni sawa na wa uchanganuzi tuli au wa mienendo wa kawaida; hakuna haja ya kubainisha aina mpya maalumu ya uchanganuzi kwa ajili ya uunganishaji.

Uunganishaji wa pande mbili, ambapo mgeuko wa muundo huathiri upitishaji joto, kwa mfano kwa kubadilisha masharti ya mpaka ya joto, haujumuishwi katika toleo hili la nyaraka.

Mada zinazohusiana¶

• Maktaba ya elementi — Aina za elementi zinazopatikana kwa kila aina ya uchanganuzi
• Data ya nyenzo — Miundo ya nyenzo inayoweza kutumika katika kila aina ya uchanganuzi
• Kurudia kusiko kwa mstari na ujumuishaji wa wakati — Marudio ya Newton-Raphson, marudio ya mgusano na mbinu za ujumuishaji wa wakati
• Udhibiti wa hatua — Nyongeza za muda, vigezo vya konverjensi na udhibiti wa nyongeza ya mzigo
• Uchanganuzi tuli wa elastisiti ya mstari (nadharia/kiambatisho) — Uundaji wa uchanganuzi tuli wa mstari
• Matriki ya ugumu tangenti (nadharia) — Ugumu tangenti wa uchanganuzi tuli usio wa mstari
• Mbinu ya Newton-Raphson (nadharia) — Mbinu ya utatuzi wa kurudia
• Mbinu za uchanganuzi wa mienendo (nadharia) — Uundaji wa uchanganuzi wa mienendo
• Uchanganuzi wa modi (nadharia) — Uundaji wa tatizo la thamani eigeni
• Uchanganuzi wa mwitikio wa masafa (nadharia) — Uundaji wa mwitikio wa masafa
• Uchanganuzi wa upitishaji joto wa mpito (nadharia) — Uundaji wa uchanganuzi wa upitishaji joto