Techniki sterowania przyrostowego w analizie nieliniowej

W pakiecie SOLIDWORKS Simulation Premium dostępna jest analiza nieliniowa, Która pozwala na zbadanie zachowania elementów sprężystych i plastycznych. Ze względu na długi czas obliczeń wielu użytkowników decyduje się na jej użycie dlatego, że „musi”. Jednak analiza ta jest niedoceniona, gdyż daje nam korzyści, których nie oferuje liniowa analiza statyczna.

Jedną z zalet jest możliwość zdefiniowania zmian w czasie. Ponadto, przy użyciu technik sterowania przyrostowego, solver pozwoli obliczyć odpowiedź, która spełni równanie równowagi. Sprawia to że iteracje badań zmiennych w czasie szybciej zbiegają się podczas obliczeń.

Dostępne są 3 techniki sterowania: kontrola siły, przemieszczenia i długości łuku. Poniżej przedstawione zostaną korzyści jakie mogą one zapewnić.

Kontrola siły

Metoda ta umożliwia użytkownikom stopniowe stosowanie obciążeń zgodnie z krzywą czasu zdefiniowaną przez użytkownika. Załóżmy że mamy obciążenie 100 N, a współczynnik obciążenia 0.5. Zastosowane obciążenie będzie więc wynosić 50 N, co pozwala na tworzenie sekwencji obciążeń lub nawet obciążenia, które jest całkowicie odwracalne w tej samej analizie. Kontrola siły może być zdefiniowana przy użyciu dowolnych warunków brzegowych, takich jak siła lub ciśnienie, a nawet jako osprzęt przesuwający blok w celu utworzenia uszczelnienia typu o-ring.

Kontrola przemieszczenia

A co w sytuacji, gdy nie wiemy jak duże jest obciążenie, ale mamy informację na jaką odległość musi zostać przemieszczone określone miejsce? Tutaj wkracza metoda kontroli przemieszczenia. Pozwala ona nam wybrać węzeł i określić przemieszczenie w zadanym kierunku. Po wybraniu węzła, kierunku przemieszczenia i odległości wybieramy miejsce, w którym zostanie zastosowane obciążenie. W pewien sposób jest to zagadnienie odwrotne, gdyż to obciążenie nie powoduje faktycznie przemieszczenia, a raczej pytamy, jaka wartość obciążenia musiałaby być, aby to przemieszczenie utworzyć.

Ma to duże zalety przy próbie określenia obciążeń wymaganych do utworzenia przemieszczenia. Pomaga także w konwergencji, ponieważ mamy bardzo proste zadanie do rozwiązania przez oprogramowanie.

Kontrola długości łuku

Ostatnia metoda jest używana do badania wybaczenia i zachowania po wyboczeniu konstrukcji. Do badania wyboczenia dostępne mamy dwie opcje: analizę wyboczenia liniowego i analizę nieliniową z wykorzystaniem metody kontroli długości łuku.

Dzięki kontroli długości łuku możemy zrozumieć naprężenie, przemieszczenie i współczynnik bezpieczeństwa Mniej niż w analizie wyboczenia liniowego. W wyboczeniu liniowym widoczne są amplitudy kształtu trybu wybaczenia i współczynniki bezpieczeństwa. W metodzie kontroli łuku możemy również analizować wyniki naprężenia, odkształcenia i przemieszczenia, jeśli są potrzebne. Również zachowanie modelu po wybaczeniu to istotne różnice w obydwu badaniach. Wybaczenie liniowe zakłada brak większych zmian kształtu przed wystąpieniem wybaczenia, jednak w przypadku całej geometrii nie jest to bezpieczne założenie.

Podsumowując. Analiza nieliniowa pozwala na wykorzystanie technik sterowania kontrolą dokładności obliczeń naszego solvera. Tych możliwości nie posiada liniowa analiza statyczna. Oczywiście wiąże się to również z dłuższym czasem obliczeń. Jednak gdy stosujemy materiały sprężyste, plastyczne, w których pojawiają się duże przemieszczenia, analiza nieliniowa ułatwia nam kontrolę nad przeprowadzanym badaniem.

Post: Techniki sterowania przyrostowego w analizie nieliniowej