Autodesk 的翹曲與應力分析針對大型撓曲分析提供兩種負載增量方式:負載控制與位移控制。
在負載控制之下,每一個步長都對應至特殊的負載增量。負載增量可以自動調整,或可在為翹曲或應力分析準備輸入檔案時指定。在每個步長期間,負載會於執行平衡迭代時保持恆定。當解達到限制點 (局度最大或最小負載點) 時,此演算法將會變得不穩定,且會發生收斂困難。即使是小型非平衡負載也會導致位移中發生大型變化。
為了成功跨越限制點,並研究挫曲後期行為,我們必須在恆定負載 (負載控制) 方法之下捨棄迭代,而在恆定位移 (位移控制) 方法之下採用迭代。
位移控制方法包括引入以位移為基礎的約束方程式,讓負載參數 在迭代期間成為其他變數。
在位移控制之下,每一個步長都針對模型中的特定節點對應至特殊的位移增量,我們將此節點稱為控制節點。至於負載控制,增量 (在此情況下為位移增量) 可以自動調整,或可在為翹曲或應力分析準備輸入檔案時指定。有兩重不同的位移控制方法可用:手動或自動。
使用手動位移控制,您可選取完整分析所要使用的控制節點與位移方向。儘管此選項在許多情況下都很好用,但它缺乏一般性,並且會在您選擇控制的位移元件的平衡路徑垂直或接近垂直時完全損壞。這與負載控制方法於平衡路徑接近水平時損壞的情況類似。
使用自動位移控制,分析會在第一個步長開始時套用初始小型負載增量,以找出哪一個節點移動距離最遠及其移動方向。此節點會變為控制節點選取,位移增量方式會啟動。分析會根據分析中的目前條件動態變更控制節點與控制方向。這會對效率 (收斂率) 與穩健性 (追蹤任何負載路徑的能力) 產生有利影響。
參考 1 中包含程式中所使用的自動位移控制方法的詳細說明。此方法的能力在於它是完全一般性的,且不太需要對結構回應擁有事前的瞭解。原則上,將此方法與第 26 頁的「自動控制技術」部分中所描述的自動策略控制系統結合起來,幾乎可自動追蹤所有負載撓曲求解路徑,包括展現分歧、限制點、失穩與彈回。
可選擇的適當控制方法取決於您所執行的分析類型 (具有指定位移的翹曲) 以及問題的非線性程度。這兩種方法都各有其優缺點,我們會在此部分內容中討論其中最重要的部分。
針對中等非線性問題,負載控制是更有效率的方法,因為它所需要的計算能力不像位移控制方法那麼高。挫曲分析可以指出是否可在您所分析的負載範圍中預期高非線性程度。
負載控制方法比分析最後一個步長的負載等級提供更佳的控制。例如,如果您在位移控制分析中將最大負載係數設定為 1,最後一個位移步長將會是剛通過負載係數 1 的步長。視位移步長大小而定,最後一個負載可能是剛超過 1 (例如 1.01) 或超過 1 很多 (例如 1.2)。如果您對正好 100% 負載的撓曲形狀感興趣,這種在位移控制分析中缺乏控制的情況可能會成為一個缺點。另一方面,如果您接受保存暫存檔的選項,您可以使用以下輸入來重新啟動分析:
為位移控制分析選擇適當的初始增量及最大增量值通常比負載控制要困難得多,也更不直覺化。至於負載控制,太小的增量可能會導致產生過度分析步長,而太大的增量可能會導致產生不準確的非線性行為預測。有一個例外是使用手動位移控制的指定位移應力分析。在此情況下,位移增量比負載增量更有意義,且位移控制將會是較好的方法。
針對高度非線性問題,位移控制是更強大的方法,因為它能夠自動追蹤任何負載撓曲路徑。相對而言,如果路徑中存在限制點,負載控制保證會失敗。
位移控制是指定位移分析的較佳方法,因為位移增量與問題的關聯性高於負載增量。