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结构分析的仿真控制

本文对结构分析的仿真控制作了详细的说明。这些设置控制SimScale中运行的模拟,特别是支持的模拟类型Code_Aster解算器。

以下分析类型基于Code_aster求解器:

根据分析类型,应该找到以下控制设置:

线性静态分析

根据定义,在一个线性静态分析表明,材料特性、边界条件和结果不存在时间依赖性。尽管如此,一个伪时间方案可以用于在一次模拟运行中计算多个负载情况。如果这样做,时间变量只是用来选择每个负载情况。请注意,通过表输入,负载必须依赖于时间,并且每个负载之间没有关系,因为每个负载都是单独运行的。

以下时间踏步控件可用:

结构分析的仿真控制静态分析的设置
图1. SimScale线性静态分析模拟控制面板
  • 伪时踩踏:选择解决一个时间步骤或一个时间步骤列表。
    • 一小步:运行单个载荷盒。
    • 步进列表:允许运行由伪时变量排序的负载箱列表。
  • 静态时间步骤:如果选择哪个时间步长一小步被选中。如果不使用多个时间步,则默认为零。
  • 模拟间隔/时间步长:以这种方式允许编程将运行哪些负载案例:
    • 模拟间隔:伪时变量的终端值。默认值为1。
    • 时间步长:伪时变量的增量值。默认值为0.1,它与默认值为1,将导致执行10个轴,时间值为0.1,0.2,0.3等,最多为1。

非线性静态和动态分析

在一个非线性静态或者动态分析,一个或多个属性允许随时间变化,例如材料属性(可塑性或者超弹性),负载曲线和非线性,如物理接触。因此,有必要控制时间积分值,例如结束时间和时间步长。为此目的,存在两种主要策略:手动或自动(自动)时间步骤定义。

非线性静态分析的SimScale设置
图2.非线性静态和动态分析的仿真控制面板

手动时间步骤

使用此选项,集成步骤列表将由用户固定和预定义。如果时间步长相对于计算结果的变化太大,就会导致收敛问题。可选参数如下:

  • 模拟间隔:模拟结束时间。
  • 时间步长:每个后续集成时间之间的间隔。可以为整个模拟间隔指定单个值,或者还可以指定每个间隔的多个值。为此,使用“变量”按钮打开'指定值'窗口(参见图片)。在此,使用每行定义一个间隔输入表:
    • t:'最多',指定每个间隔的结束时间。
    • 时间步长:每个时间间隔的时间步长。
为可变时间步长指定值窗口
图3。为多个固定时间步长输入指定值窗口。在如图所示的设置中,当时间步长达到0.5 s时为0.1 s,然后从0.5到1.0时,时间步长增加到0.5 s。

你知道吗?

手动时间步长分配需要额外的护理。请检查本文了解有关如何确定手动时间步长的更多信息。

自动(自适应)时间步骤

有了这个选项,就可以使用自适应时间步长方案。该策略包括每次发生错误事件时将当前时间步长细分为更小的时间步长。这样,大多数收敛问题都可以通过使用更小的时间步长来解决。可选参数有:

  • 模拟间隔:模拟结束时间。
  • 最大时间步长:在执行任何步骤切割之前,用于模拟的初始时间步长间隔。这里使用了与手动时间步策略相同的方案,因此请参阅上面的部分以了解详细信息。
  • 最小时间步长:任何细分后的最小允许时间步长间隔。如果阈值在切割后越过,则“自动时间戳导致最小阈值以下的时间'错误被抛出。
  • 最大残差:在发生发散错误之前,最大允许从牛顿迭代中的残留。
  • 重新定向事件:选择触发时间步长细分的事件。可能的选择及其触发事件是:
    • 错误:发散或矩阵奇点
    • 碰撞:从开放到关闭的物理接触状态的变化
    • 场变化:可以选择用于给定字段的更改的特定阈值。例如,位移的X分量高于0.1米。
    • 非单调的残余:在过去的三次迭代中,剩余未减少。这可以通过提前减少牛顿迭代来节省计算时间。
  • 计算时间步:选择如何计算较小的时间步骤。可用的策略取决于所选的延期事件:
    • 手动的:可用于错误,碰撞和非单调的残余事件。根据给定参数,当前时间步长被细分为相等数量的步骤固定的细分.此外,在给定的情况下,根据给定参数,可以将时间步长可以被增加以节省计算时间固定的增加
      • 细分人数:当前时间步长的平等数量。
      • 马克斯细分深度:将执行细分的最大次数。
      • 牛顿迭代阈值:触发​​增强的标准。如果在多个牛顿迭代中实现了一个时间集成步骤会聚,则将增强时间步骤。
      • 时间步长:时间步长增强的百分比,例如,对于默认值为100%,时间步长将加倍。
    • 牛顿迭代目标:可用于错误,碰撞和非单调的残余事件。求解器估计实现目标所需的时间步长价值牛顿迭代在收敛之前,基于最后一次步骤的剩余变化。
    • 场改变目标:仅适用于字段更改事件。求解器估计实现目标字段变化所需的时间步长价值,基于最后一次步骤的字段变化。
    • 混合:仅适用于字段更改事件。在手动策略中,使用固定的细分执行细分。求解器估计增强时间步骤以满足场改变目标
  • 写控制定义:选择将输出字段写入结果数据库的时间步长。可用的选项是:
    • 写入间隔:通过跳过固定的时间步骤来选择输出时间。跳过的步骤数由写入间隔价值。
    • 所有的计算:写入所有计算的时间步骤,包括由于细分而生成的时间。
    • 初始时间步:输出写在规定的时间步骤最长时间步骤长度
    • 用户自定义:用户可以使用相同的方案定义写输出的时间步骤手动时间步策略。

传播热量

在一个传热分析,在非线性上线性,假设稳态条件,因此没有时间步进计算控制。

非线性热分析

热分析中唯一允许的非线性是边界条件和材料特性的温度依赖性。

热机械

热机械分析是传热分析和结构分析的连续过程,首先计算温度场,然后将其转换为热膨胀应变进行结构分析。可用的仿真控制依赖于结构参数在全局设置下的选择线性静态非线性静态或者动态,详细的解释已在上面给出。

频率分析

有两个选项可用于控制要计算的自然频率,选择如何搜索它们:第一种模式频率范围

频率分析的仿真控制设置
图4:频率分析模拟控制面板
  • 特征频道范围
    • 第一种模式: 首先模式数量将被搜索和计算,按从低到高的顺序。
    • 频率范围:搜索并计算频率范围内的所有模式。频率范围由a启动频率最终频率

谐波

在计算时考虑激励频率的控制有两种选择:单频率频率列表

谐波分析结构分析环境的仿真控制
图5:谐波分析的仿真控制面板
  • 励磁频率
    • 单频率:一个刺激频率将在谐波计算中考虑的值。
    • 频率列表:两者之间的频率范围启动频率最终频率,由频率踩踏.如果需要非规则步进,可以使用表输入来指定频率步进列表:
为变频步骤指定值窗口
图6:为变频步骤输入指定值窗口。

如果使用表选项,则每个连续的行定义频率子范围,具有由此给出的间隔的结束频率f类给出的子步长频率踩踏柱子。

最后更新:2021年3月18日

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