مادّی ڈیٹا¶

FrontISTR میں "مادّہ" نام کے ساتھ عنصر کو دی جانے والی طبیعی-خصوصیت ڈیٹا کا مجموعہ ہے۔ لچکی معامل، کثافت، حرارتی ترسیلیت اور لچک-پلاسٹک/لزج لچک/کریپ تشکیلی پیرامیٹرز ایک مادّہ نام کے تحت جمع کیے جاتے ہیں۔ عنصر گروپ کو مادّہ !SECTION کے ذریعے منسوب کیا جاتا ہے، جبکہ مادّہ مواد میش-ڈیٹا جانب کے !MATERIAL یا تجزیہ کنٹرول جانب کے !MATERIAL بلاک میں متعین ہوتا ہے۔

مادی ڈیٹا کی قیود تجزیہ قسم، عنصر قسم اور ان پٹ طریقہ سے طے ہوتی ہیں۔ ذیل میں پہلے دستیاب ماڈلز اور مطابقت (افعال کا مجموعی خاکہ)، پھر ماڈل-انتخاب رہنمائی (مادی ماڈل کا انتخاب)، اور اس کے بعد انفرادی تفصیلات (خطی لچک سے آگے) دی گئی ہیں۔ کلیدی لفظ نحوی ساخت/طے شدہ اقدار کے لیے کلیدی لفظ حوالہ دیکھیں۔

افعال کا مجموعی خاکہ¶

مادی ڈیٹا کو ساختی میکانی ماڈلز اور حرارت-ترسیل/حرارتی-تناؤ خصوصیات میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔ ساختی تجزیہ میں خطی لچک، فوق لچک، لچک-پلاسٹکیت، لزج لچک، کریپ یا صارف مادّہ منتخب کیا جاتا ہے۔ لچک-پلاسٹکیت، لزج لچک اور کریپ میں لچکی حصہ کے طور پر خطی لچک اسی مادّہ میں دی جاتی ہے؛ فوق لچک اپنا کرنش-توانائی فعل استعمال کرتی ہے۔ حرارت ترسیل میں کثافت، مخصوص حرارت اور حرارتی ترسیلیت عنصر کو دی جاتی ہیں۔

ساختی تجزیہ میں ایک ہی نام کا مادّہ میش اور تجزیہ کنٹرول دونوں میں ہو تو تجزیہ کنٹرول تعریف مقدم ہے۔ تاہم میش-جانب مادّہ تعریف خود لازمی ہے؛ تجزیہ کنٹرول میں اسی نام مادّہ ہو تو میش-جانب قدریں عارضی ہو سکتی ہیں۔ حرارت ترسیل تجزیہ تجزیہ کنٹرول مادّہ تعیین معاونت نہیں کرتا اور میش-جانب قدریں ہی استعمال ہوتی ہیں۔

خطی جامد، موڈل اور خطی حرکی تجزیے خطی لچک استعمال کرتے ہیں۔ سہ ابعادی مسلسل محیط ٹھوس عناصر کے غیر خطی جامد/حرکی تجزیے میں خطی لچک کے ساتھ فوق لچک، لچک-پلاسٹکیت، لزج لچک، کریپ اور صارف مادّہ دستیاب ہیں۔ حرارت ترسیل ساختی ماڈلز کی بجائے کثافت، مخصوص حرارت اور حرارتی ترسیلیت استعمال کرتا ہے۔ تجزیہ قسم دیکھیں۔

عنصر مطابقت بھی محدود ہے۔ تین بُعدی ٹھوس عناصر غیر خطی ساختی مواد معاونت کرتے ہیں۔ سطحی تناؤ، سطحی کرنش اور محوری تقارن عناصر بنیادی طور پر خطی لچک استعمال کرتے ہیں اور لچک-پلاسٹک/فوق لچک/لزج لچک/کریپ معاونت یافتہ نہیں۔ خول عناصر خطی لچک، واحد/کثیر تہہ اور ہم سمتی/ناہم سمتی تعریفیں معاونت کرتے ہیں مگر غیر خطی مادی ماڈلز نہیں۔ انٹرفیس عناصر حرارت-ترسیل گیپ منتقلی/اشعاع کے لیے ہیں؛ گیپ پیرامیٹرز !SECTION ڈیٹا سطر میں آتے ہیں۔ عنصر-گروپ ربط اور تہہ دار ان پٹ مثالوں کے لیے عنصر لائبریری بھی دیکھیں۔

ذیل کی جدول عنصر اقسام اور مادی ماڈلز کی دستیابی دکھاتی ہے۔

(○: دستیاب، —: معاونت یافتہ نہیں)۔ انٹرفیس حرارتی رویہ !SECTION میں دیا جاتا ہے۔

مادّہ تعریف کے دو راستے ہیں۔ میش ڈیٹا میں !SECTION عنصر گروپ کو مادّہ نام سے جوڑتا ہے اور !MATERIAL/!ITEM خصوصیات دیتے ہیں۔ تجزیہ کنٹرول ڈیٹا میں !MATERIAL بلاک کے اندر !ELASTIC، !HYPERELASTIC، !PLASTIC وغیرہ رکھے جاتے ہیں۔ تجزیہ کنٹرول جانب پر !MATERIAL متعین کیا جائے تو میش ڈیٹا کے اسی نام مادّہ سے تجزیہ کنٹرول تعریف استعمال ہوتی ہے۔ میش-جانب !SECTION اور !MATERIAL کی تفصیل !SECTION اور !MATERIAL، کنٹرول-جانب مادّہ بلاک کے لیے !MATERIAL دیکھیں۔

مادی ماڈل کا انتخاب¶

پہلے طے کریں کہ خطی لچک کافی ہے یا نہیں۔ تشکل چھوٹی، تناؤ تسلیم سے کم اور وقت-منحصر استرخا/کریپ غیر ضروری ہو تو خطی لچک استعمال کریں۔ بڑا قابلِ واپسی تشکل کے لیے فوق لچک، تسلیم کے بعد پلاسٹک کرنش کے لیے لچک-پلاسٹکیت، استرخا-وقت رویہ کے لیے لزج لچک، اور طویل مدت بوجھ کے تحت جمع ہوتی کرنش کے لیے کریپ منتخب کریں۔

درجۂ حرارت پر انحصار کے لیے ماڈل معاونت چیک کریں۔ خطی لچک، کریپ اور حرارتی-توسیع عددی سر درجۂ حرارت جدولیں معاونت کرتے ہیں۔ لزج لچک میں Prony عددی سر کی درون یابی کی بجائے !TRS درجۂ حرارت انتقال استعمال ہوتا ہے۔ Mises کثیر خطی پلاسٹکیت درجۂ حرارت جدولیں معاونت کرتی ہے؛ Mohr-Coulomb اور Drucker-Prager نہیں۔

ناہم سمتیّت/تہہ بندی میں عنصر قسم اہم ہے۔ ٹھوس عمودی ناهم سمتی خطی لچک معاونت کرتا ہے۔ خول خطی-لچکی دائرہ میں ہم سمتی/ناہم سمتی، واحد/تہہ دار تعریفیں معاونت کرتا ہے، غیر خطی مواد نہیں۔

تقریباً ناقابلِ تراکم مادّہ میں پواسوں نسبت 0.5 نہ دیں؛ FrontISTR مکمل ناقابلِ تراکم تعیین معاونت نہیں کرتا۔ بڑا-تشکل تقریباً ناقابلِ تراکم مسائل میں عنصر لائبریری کی تشکیل بھی منتخب کریں۔

خطی لچک¶

خطی لچک بنیادی ساختی ماڈل ہے اور خطی جامد/موڈل/خطی حرکی تجزیے میں استعمال ہوتا ہے۔ لچک-پلاسٹکیت، لزج لچک یا کریپ میں بھی لچکی حصہ کے طور پر اسی مادّہ میں متعین ہوتا ہے۔ !ELASTIC دیکھیں۔

ہم سمتی ماڈل ینگ کا معاملِ لچک اور پواسوں نسبت لیتا ہے اور درجۂ حرارت جدولیں معاونت کرتا ہے۔ قائم المحوری ناہم سمتی ماڈل 3 ینگ کے معاملاتِ لچک، 3 پواسوں نسبتیں اور 3 برشی معاملات، کل 9 آزاد مستقلات لیتا ہے؛ مادّہ مختصات نظام متعلقہ !SECTION میں دیا جاتا ہے۔

میش-جانب خطی لچک میں !SECTION اور !MATERIAL کو ملا کر استعمال کیا جاتا ہے۔ درج ذیل مثال میں ٹھوس عنصر گروپ ALL کو مادّہ M1 منسوب کیا گیا ہے، اور ITEM=1 سے ینگ کا معاملِ لچک اور پواسوں نسبت، ITEM=2 سے کمیتی کثافت، اور ITEM=3 سے خطی پھیلاؤ کا عددی سر متعین کیے گئے ہیں:

!SECTION, TYPE=SOLID, EGRP=ALL, MATERIAL=M1

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=3
!ITEM=1, SUBITEM=2
  4000., 0.3
!ITEM=2
  8.0102E-10
!ITEM=3
  1.0E-5

خول خطی-لچکی واحد/تہہ دار تعریفیں معاونت کرتے ہیں۔ ہم سمتی واحد تہہ SUBITEM=4، ناہم سمتی واحد تہہ SUBITEM=9۔ تہہ دار تعریفیں میں تہہ مستقلات اور وزن ایک !ITEM میں آتے ہیں؛ وزن معمول بند ہو کر موٹائی-سمت تکمل وزن بنتے ہیں۔ کل طبیعی موٹائی !SECTION, TYPE=SHELL میں دی جاتی ہے۔

ہم سمتی یک تہہ شیل:

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=4
0, 200000, 0.3, 2.0

ہم سمتی دو تہہ شیل:

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=7
0, 200000, 0.3, 2.0, 200000, 0.3, 2.0

ناہم سمتی واحد تہہ، زاویہ ڈگری میں:

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=9
1, 28600., 0.15, 32.3, 28600., 12434., 12434., 12434., 0.0

ناہم سمتی دو تہہ شیل:

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=1
!ITEM=1, SUBITEM=17
1, 28600., 0.15, 32.3, 28600., 12434., 12434., 12434., 0.0,
   28600., 0.15, 32.3, 28600., 12434., 12434., 12434., 0.0

فوق لچک¶

فوق لچک ایسا غیر خطی لچکی مادّی ماڈل ہے جس میں تناؤ کو کرنش-توانائی فعل سے متعین کیا جاتا ہے۔ یہ ربڑ جیسے مادّوں کے لیے استعمال ہوتا ہے جو بڑی تشکل کے بعد بوجھ اتارنے پر اصل حالت میں لوٹ آتے ہیں۔ ان پٹ میں !MATERIAL بلاک کے اندر !HYPERELASTIC مقرر کریں۔ تفصیل کے لیے !HYPERELASTIC دیکھیں۔

FrontISTR درج ذیل فوق لچکی ماڈلز کی حمایت کرتا ہے۔ OGDEN ماڈل کی حمایت نہیں ہے۔

فوق لچک میں حجمی تبدیلی سے متعلق عددی سر \(D\) کے ذریعے قابلیتِ تراکم ظاہر کی جاتی ہے۔ مکمل ناقابلِ تراکم مادّہ کی حمایت نہیں ہے، اس لیے پواسوں نسبت \(\nu=0.5\) کے مساوی تعیین استعمال نہ کریں۔ قریباً ناقابلِ تراکم مادّہ کے لیے فوق لچکی عددی سر کے ساتھ مناسب عنصر تشکیل بھی منتخب کرنا ضروری ہے۔

فوق لچک طے شدہ طور پر کل Lagrange ڈھانچہ میں حل ہوتی ہے۔ کرنش-توانائی فعل، تناؤ اور مماسی سختی کی تعریف کے لیے فوق لچک (نظریہ) دیکھیں۔

لچک-پلاسٹکیت¶

لچک-پلاسٹک ماڈل میں تسلیم فنکشن لچکی اور پلاسٹک علاقوں کو جدا کرتا ہے، اور تسلیم کے بعد کا ردعمل سخت کاری قانون سے بیان ہوتا ہے۔ ان پٹ میں اسی !MATERIAL بلاک میں !ELASTIC اور !PLASTIC کو ملائیں۔ تفصیل کے لیے !PLASTIC دیکھیں۔

FrontISTR میں تسلیم فنکشن اور سخت کاری قانون کے امتزاج سے لچک-پلاسٹک ماڈل مقرر کیا جاتا ہے۔ دستیاب حدود درج ذیل ہیں۔

Mises کثیر خطی سخت کاری درجۂ حرارت جدول معاونت کرتی ہے۔ دیگر نام زد Mises قوانین مستقل اظہارات ہیں۔ Mohr-Coulomb اور Drucker-Prager درجۂ حرارت پر انحصار معاونت نہیں کرتے۔ کثیر خطی ان پٹ میں پلاسٹک کرنش غیر منفی اور پہلی پلاسٹک کرنش 0 ہونی چاہیے۔

خول، سطحی-تناؤ، سطحی-کرنش اور محوری تقارن عناصر لچک-پلاسٹک مادّہ کی حمایت نہیں کرتے۔ لچک-پلاسٹک مادّہ کے لیے سہ ابعادی مسلسل محیط ٹھوس عناصر استعمال کریں۔

لچک-پلاسٹک تجزیہ طے شدہ طور پر تازہ شدہ Lagrange ڈھانچہ استعمال کرتا ہے۔ !PLASTIC میں INFINITESIMAL دینے پر اسے کم-تشکل تشکیلی قانون سمجھا جاتا ہے۔ تناؤ تازہ کاری واپسی-نگاشت تکمل پر مبنی ہے؛ الگورتھم کی تفصیل لچک-پلاسٹک نظریہ میں ہے۔

لزج لچک¶

لزج لچک لچکی ردِعمل میں وقت-منحصر استرخا شامل کرتی ہے۔ FrontISTR عمومی Maxwell ماڈل کو Prony سلسلہ سے ان پٹ کرتا ہے؛ اسی !MATERIAL بلاک میں !ELASTIC اور !VISCOELASTIC دیں۔ !VISCOELASTIC دیکھیں۔

Prony سلسلہ میں استرخا عددی سر اور استرخا وقت کے جوڑے متعدد سطروں میں دیے جاتے ہیں؛ استرخا وقت کو 0 نہیں دیا جا سکتا۔ درجۂ حرارت پر انحصار شامل کرنے کے لیے !TRS کو !VISCOELASTIC کے بعد رکھ کر درجۂ حرارت انتقال عامل دیں۔ تفصیل کے لیے !TRS دیکھیں۔

درجۂ حرارت انتقال کے لیے WLF اور Arrhenius دونوں اقسام دستیاب ہیں۔ دونوں میں انتقال عامل \(A\) کو تجزیہ درجۂ حرارت \(\theta\) اور بنیادی درجۂ حرارت \(\theta_0\) کا فعل بنایا جاتا ہے۔ ان پٹ میں دونوں ماڈلز دو مادّہ مستقلات (C1, C2) اور بنیادی درجۂ حرارت لیتے ہیں، لیکن مستقلات کا مفہوم منتخب ماڈل کے مطابق مختلف ہے۔ فعل کی واضح صورت اور انتقال-عامل اخذ کے لیے لزج لچک نظریہ دیکھیں۔

کریپ¶

کریپ مستقل بوجھ/تناؤ کے تحت وقت کے ساتھ بڑھتی کرنش ہے۔ FrontISTR !CREEP Norton قانون معاونت کرتا ہے؛ اسی !MATERIAL بلاک میں !ELASTIC اور !CREEP دیں۔ !CREEP دیکھیں۔

Norton قانون میں کریپ کرنش شرح کو مساوی تناؤ، وقت اور مادّہ مستقلات \(A\)، \(n\)، \(m\) کی قوتی قانون صورت سے بیان کیا جاتا ہے؛ واضح فعل کے لیے کریپ نظریہ دیکھیں۔ مادّہ مستقلات درجۂ حرارت-منحصر جدولیں کی حمایت کرتے ہیں، اس لیے ہر درجۂ حرارت کے لیے قدریں دی جا سکتی ہیں۔

!CREEP کے TYPE=USER کی حمایت نہیں ہے۔ کریپ سمیت حسبِ ضرورت تشکیلی قانون نافذ کرنا ہو تو صارف کا متعین کردہ مادّہ استعمال کریں۔

حرارت ترسیل کی مادی خصوصیات¶

حرارت ترسیل تجزیہ میں ساختی تجزیہ کے لچکی/پلاسٹک مواد کے بجائے کثافت، مخصوص حرارت اور حرارتی ترسیلیت متعین کی جاتی ہیں۔ لنک، سطحی، ٹھوس اور خول عناصر کے لیے میش-جانب !MATERIAL میں ITEM=1 تا 3 استعمال ہوتے ہیں۔ حرارتی خصوصیات درجۂ حرارت-منحصر جدول کی صورت میں دی جا سکتی ہیں۔

ذیل کی مثال میں مادّہ M1 کے لیے کثافت، مخصوص حرارت اور حرارتی ترسیلیت درجۂ حرارت-منحصر قدریں کے طور پر متعین ہیں۔ SECTION سے ٹھوس عنصر گروپ ALL کو مادّہ M1 منسوب کیا جاتا ہے، پھر !MATERIAL کے ITEM=1 میں کثافت، ITEM=2 میں مخصوص حرارت اور ITEM=3 میں حرارتی ترسیلیت ہر ایک درجۂ حرارت کے جوڑے کے ساتھ دی جاتی ہے۔

!SECTION, TYPE=SOLID, EGRP=ALL, MATERIAL=M1

!MATERIAL, NAME=M1, ITEM=3
!ITEM=1, SUBITEM=1
7850., 300.
7790., 500.
7700., 800.
!ITEM=2
0.465, 300.
0.528, 500.
0.622, 800.
!ITEM=3
43., 300.
38.6, 500.
27.7, 800.

انٹرفیس عنصر مادی ڈیٹا کی بجائے !SECTION, TYPE=INTERFACE ڈیٹا سطر میں گیپ چوڑائی، گیپ حرارت-منتقلی عددی سر اور اشعاع عددی سر لیتا ہے۔

!SECTION, TYPE=INTERFACE, EGRP=GAP
1.0, 20.15, 8.99835E-9, 8.99835E-9

خول حرارت ترسیل بھی !MATERIAL حرارتی خصوصیات استعمال کرتا ہے؛ موٹائی اور موٹائی کی سمت تکمل-نقطہ تعداد !SECTION میں آتے ہیں۔

حرارتی-تناؤ تجزیہ میں حرارتی کرنش کے لیے خطی پھیلاؤ کا عددی سر متعین ہوتا ہے؛ ہم سمتی/قائم المحوری ناہم سمتی اور درجۂ حرارت-منحصر قدریں معاونت یافتہ ہیں۔ !EXPANSION_COEFF دیکھیں۔ ساختی/حرکی کمیتی کثافت تجزیہ کنٹرول جانب پر دینے کے لیے !DENSITY، جبکہ حرارت-ترسیل کثافت میش-جانب !MATERIAL ITEM=1 سے آتی ہے۔

صارف کا متعین کردہ مادّہ¶

صارف کا متعین کردہ مادّہ اس وقت استعمال ہوتا ہے جب FrontISTR کے داخلی مادی ماڈلز سے تشکیلی قانون بیان نہ ہو سکے اور اسے بیرونی ذیلی معمول میں نافذ کرنا ہو۔ ان پٹ میں !USER_MATERIAL کے ذریعے حالت متغیرات کی تعداد اور صارف کے مستقلات دیے جاتے ہیں۔ تفصیل کے لیے !USER_MATERIAL دیکھیں۔

!USER_MATERIAL طے شدہ طور پر تازہ شدہ Lagrange قسم کا تشکیلی قانون سمجھا جاتا ہے؛ KIRCHHOFF دینے پر کل Lagrange قسم استعمال ہوتی ہے۔ حالت متغیرات کی تعداد NSTATUS سے مقرر کی جاتی ہے۔ ڈیٹا سطریں میں زیادہ سے زیادہ 100 صارف کے مستقلات دیے جا سکتے ہیں، جنہیں حالت متغیرات کے ساتھ صارف ذیلی معمول میں تشکیلی-قانون اندرونی متغیرات کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔

!USER_MATERIAL میں تشکیلی قانون کی اصل نفاذ uMatlMatrix اور uUpdate میں کی جاتی ہے۔ uMatlMatrix مادّہ مماسی سختی واپس کرتا اور uUpdate تناؤ اور حالت متغیرات اپ ڈیٹ کرتا ہے۔ کم-تشکل صارف لچک کے لیے !ELASTIC, TYPE=USER، صارف فوق لچک کے لیے !HYPERELASTIC, TYPE=USER استعمال ہوتا ہے اور لچکی ردِعمل uElasticMatrix و uElasticUpdate میں نافذ ہوتا ہے۔ صارف متعین تسلیم فنکشن کے لیے !PLASTIC, YIELD=USER استعمال کریں اور لچک-پلاسٹک مماسی سختی و واپسی نگاشت نافذ کریں۔

متعلقہ موضوعات¶

• تجزیہ قسم — مادی ماڈل کی دستیابی
• عنصر لائبریری — عنصر کی اقسام/تشکیلات
• تشکیلی قوانین (نظریہ) — مساوات اور تناؤ تازہ کاری
• !MATERIAL (میش) — خصوصیات کی جدولیں
• !SECTION (میش) — گروپ/مادّہ مطابقت
• !MATERIAL (تجزیہ کنٹرول) — مادّہ بلاک
• !ELASTIC — خطی لچک
• !HYPERELASTIC — فوق لچک
• !PLASTIC — لچک-پلاسٹکیت
• !VISCOELASTIC — لزج لچک
• !TRS — درجۂ حرارت انتقال
• !CREEP — کریپ
• !DENSITY — ساختی/حرکی کمیتی کثافت
• !EXPANSION_COEFF — خطی پھیلاؤ کا عددی سر
• !USER_MATERIAL — صارف کا متعین کردہ مادّہ