第二章 动力学模型输入
2.1 Nastran 输入文件结构
FMS和NASTRAN 语句—文件管理与系统资源分配执行控制(求解类型、时间容许、系统诊断)
CEND界定符(必须)
情况控制(输出要求、选择模型数据集项目)
BEGIN BULK界定符(必须)
4)数据模型
Bulk Data S— 结构模型定义,求解条件参数
ENDDATA –定界符号(必须)
2.2 Nastran 数据卡片格式固定格式如:GRID^^^^2^^^^^^^3^^^^^^^1.0^^^^^-2.0^^^^3.0^^^^^^^^^^^^^316
自由格式如:GRID,2,3,1.0,-2.0,3.0,,316
重复输入如,GRID,1,,0.,0.,0.,,126
=,*(5),=,=,*(1.),==
=(3)
这里‘=’表示与上卡片相同字段相同,‘*(b)‘表上卡片的值增加b,’=(n)’表示重复次数。因此等同于
注意:重复输入采用自由格式
2.3有限元分析现实世界不完全由单自由度系统组成有限元用于模拟复杂系统和结构的质量、阻尼、刚度自由度是独立的坐标,它描述结构在任何时刻的运动,与系统基本坐标系无关用离散结点模拟连续结构每结点由6个自由度,3个沿X,Y,Z方向的平动,3个绕X,Y,Z方向的转动
2.4 Nastran常用单元每个单元名前字母C代表“connection”。
弹簧元(性质象简单拉伸或扭转弹簧)
两自由度弹簧单元:CELASi(2) (I=1,2,3,4)
多至6自由度频变弹簧/阻尼器单元:CBUSH(6)
线单元(它们的性质象杆、棒或梁)
杆元,CROD(4),CONROD(4)
直梁元:CBAR(12),CBEAM(14)
曲梁元:CBEND(12)
面单元(它们的性质象膜或薄板)
三结点三角形板元:CTRIA 3(15)
六结点三角形板元:CTRIA 6(30)
四结点四边形板元:CQUAD 4(20)
八结点四边形板元:CQUAD 8(40)
四结点剪力板元:CSHEAR (8)
体单元(它们的性质象块料或厚板材)
约束元(无限刚硬,称为刚性元,在数学模型中不引起数值困难)
刚性杆:RROD
刚性梁:RBAR
刚性三角板:RTRPLT
刚性体:RBE 1,RBE 2
均方加权约束元:RBE 3
内插约束元:RSPLINE
2.5 耦合质量与集中质量
2.5.1 概述耦合质量比集中质量更精确集中质量比耦合质量计算效率更高
Nastran中缺损为集中质量,用如下语句选择耦合质量矩阵
PARAM,COUPMASS,1
可用集中质量和耦合质量的单元有仅能用集中质量的单元有仅能用耦合质量的单元有集中质量矩阵仅包含对角元素,因此仅有平动分量,而无转动分量耦合质量矩阵包含非对角元素,因此对象BAR(即使无扭转),BEAM,BEAND单元既仅有平动分量,又有转动分量例子:杆单元质量矩阵
a)刚度矩阵
b)经典一致质量矩阵
c)经典Nastran集中质量矩阵
d)Nastran耦合质量矩阵
其平动项描述集中质量(经典一致质量)的平均,用于BAR和ROD单元时效果最好
Nastran耦合质量矩阵的检验考虑图示杆精确的1/4波固有频率为使用集中质量矩阵的相应频率使用经典一致质量矩阵的相应频率使用Nastran耦合质量矩阵的相应频率
2.5.2 质量单位
MSC/NASTRAN 默认为用户的单位一致可以用重量单位,但是应该使用PARAM,WTMASS.将其转化为质量单位质量、重量转换关系为
PARAM,WTMASS执行转化操作(1/G),缺损为1.0
如:
一但每次运行使用了PARAM,WTMASS,所有输入的质量/重量都乘以该因子(包括MASSi,CONMi和输入的非结构质量)。请不要混合输入。
2.5.2 质量的输入质量密度
MATi卡片标量质量结点质量非结构质量在单元性质卡中输入的质量与单元的几何性质不相关联。对线单元输入mass/length,对2D几何单元输入mass/area
5)CONM2卡片
定义结点的集中质量
X1,X2,X3为节点到质量中心的偏移。
质量对坐标系的惯性矩阵为