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Nastran静力分析4-5章


第4章
执行控制与情况控制

典型Nastran输入文件

执行控制语句
执行控制语句
(1)

(2)
a) b) c) d) e)

该段语句用自由格式书写 执行控制段基本功能
识别作业 选择分析类型 设置允许CPU时间 输出诊断信息 设定用户编写的DMAP系列

ID语句
ID语句是可选的,其作用为识别作业; 必须为执行控制段第一条语句 ID语句格式为: ID i1,i2 其中,i1和i2为字符串,i1可为1至8个字符串,i2可为任何长度的字符串。 每一字符串以字母开头

SOL 语句
SOL 语句是必须,用于选择分析类型(求解系列) SOL 语句格式为:

SOL

n

其中,n是识别解法类型的正整数或解法系列的字符名 如:SOL 101 (或SOL SESTATIC ),即线性静力分析;SOL 103(模态分析) 和SOL 105(屈曲分析)等

TIME 语句
Time 语句是可选的,设置最大CPU时间和作业I/O时间 它格式为: TIME t1 , t2 其中, t1为最大允许CPU执行时间,以分计(实数或整数, 缺省值为1分钟); t2 为最大允许I/O时间,以秒计(缺省值是无限大)

CEND 语句
GEND 语句必须,作用是作为执行控制段的结束(情况控制段的开始)

格式为:
CEND

例子
一个简单模型线性静力分析执行控制段

ID
SOL

SIMPLE,
101

MODEL

TIME 5

CEND

MSC/NASTRAN结构化求解序列
SOL号 101 103 SOL 名 SESTATIC SEMODES 说 明 包括如下选择的静力分析:线性热传导、替代减缩、惯性卸载、设计敏度(静力) 正则模态含设计敏度(模态)

105
106 107 108 109 110 111 112 114 115 118

SEBUCKL
NLSTATIC SEDCEIG SEDFREQ SETRAN SEMCEIG SEMFREQ SEMTRAN CYCSTATX CYCMODE CYCFREQ

屈曲分析含静力分析、设计敏度(屈曲)
非线性静力分析 直接复特征值分析 直接频率响应 直接瞬态响应 模态复特征值分析 模态频率响应 模态瞬态响应 循环对称静力,含替代减缩 循环对称正则模态 循环对称直接频率响应

129
144 145 146 153 159 190 200

NLTRAN
AESTAT SEFLUTTR SEAERO NLHEAT TRHEAT DBTRANS DESOPT

非线性瞬态响应
静力气弹响应 气动颤振 气弹响应 稳态非线性热传导 瞬态热传导 数据库变换 优化设计

情况控制指令
情况控制段是MSC/NASTRAN输入文件必须部分

跟在执行控制段(CEND)后,在模型数据集(BEGIN BULK)前
基本功能:
选取载荷与约束条件等模型数据; 选取输出结果; 定义子情况;

情况控制指令均用自由格式书写

输出选择
TITLE = {任何BCD数据} SUBTITLE = {任何BCD数据} LABEL={任何BCD数据} TITLE、SUBTITLE和LABEL 分别定义输出每页第一行、第二行和 第三行标题。 ECHO = SORT,打印分好类的模型数据; = UNSORT,打印未分类的模型数据; = BOTH,打印分类和未分类两种数据; = NONE,不打印模型数据; = PUNCH 将分类模型数据记入穿孔文件。
DISP   ( LACEMENT ? ALL ? )    ? ? ? ? n ?

输出一组(n)或全部结点的位移

ELFORCE

? ALL ?   FORCE  ?   (或 )  ? ? n ? ?

选取一组(n)或全部结构单元的 单元力输出

? ALL ? STRAIN     ? ? ? n ? ?
? ALL ? ESE     ? ? ? n ? ?

选取一组(n)或全部板单元或体单元的应变输出 输出一组(n)或全部单元的应变能 选取一组(n)或全部结构单元的应力输出

ELSTRESS

? ALL ?   STRESS  ?   (或 )  ? ? ? n ?

GPFORCE

? ALL ?    ? ? ? n ? ?

要求一组(n)或全部结点的平衡力输出

GPSTRESS

? ALL ?      ? ? ? n ? ?

选取一组(n)或全部结点的应力输出 请求一组(n)或全部作用载荷的输出

? ALL ? OLOAD     ? ? ? n ? ?

SPCFORCE

? ALL ?    ? ? ? n ? ?

要求一组(n)或全部结点单点约束力输出

SET n = {i1[ , i2 , i3 , THRU i4 , EXCEPT i5 , i6 , i7 , i8 , THRU i9 ]} 定义一组输出请求中使用的结点号或单元号,用于得到输出量的部份 选择输出

例如:
SET 1 = 3,4,7,9,11 SET 5 = 2,9,15,THRU 21,33 DISP = 1 FORCE = 1 STRESS = 5 GPFORCE=all 对于该例题,表示输出下列内容: 结点3、4、7、9 和 11的位移; 单元3、4、7、9 和 11的力;

单元2、9、15 至 21和 33 的应力;
全部节点的约束反力。

数据选择 LOAD = n
选取静力载荷条件(集中载荷或分布载荷),n与模型数据卡(FORCE、MOMENT和 PLOAD等)标识号相对应。

DEFORM = n
选取初始单元强迫变形,n与模型数据卡DEFORM标识号相对应。

SPC = n
选取单点约束,n与模型数据卡(SPC、SPC1或SPCADD)标识号相对应。

MPC = n
选取多点约束,n与模型数据卡(MPC或MPCADD)标识号相对应。

TEMP(LOAD)= n
选取由模型数据卡(TEMP或TEMPD)定义的温度载荷。

METHOD = n
选取特征值提取方法,n与模型数据卡(EIGR、EIGRL或EIGB)标识号相对应。

子情况定义
SUBCASE n 定义和标识一个子情况。n为子情况的标识号,由用户指定的任 何整数,但必须满足由上至下的子情况号是依次递增。 SUBCOM n 定义和标识一个线性组合子情况。

SUBSEQ = R1[ , R2 , R3 , … Rn ]
定义线性组合情况的系数,R1至 Rn为SUBSOEQ卡前出现的1至n个 子情况的系数(实数)。 下面给出一个3种载荷子情况及其组合的例题。

SUBCASE 1 SUBTITLE = Dead Load LOAD = 10 SUBCASE 2 SUBTITLE = NW wind Load

LOAD = 20
SUBCASE 3 SUBTITLE = SW Wind Load LOAD = 30 SUBCOM 10 SUBTITLE = Load Combination 1 LABLE = Dead Load +NW Wind SUBSEQ = 1.0 , 1.0 , 0.0 SUBCOM 20 SUBTITLE = Load Combination 2 LABLE = Dead Load + ( - ) 1.5 SW Wind

SUBSEQ = 1.0 , 0.0 , -1.5

SYM n
定义一个对称子情况,n为子情况标识号。 SYMCOM n

定义和标识一个对称组合子情况。
SYMSEQ = R1[ , R2 , R3 , … Rn ] 定义对称组合子情况中1至 n 被组合子情况的系数。

REPCASE n
定义和标识一个重复的子情况。一般用于对前面实际子情况提出另外 的输出请求。 MODES = n 用于特征值问题中,重复N个连续模态的同样输出。n为模态数,由第 一个开始并依次处理,为此需定义子情况。

第5章
结点与坐标系

结点
结点用于定义结构几何; 每一结点有6个自由度(DOF):三个移动分量(1、2、 3)与三个转动分量(4、5、6)。 结点六个自由度以1,2,3,4,5和6标明

结点的位移分量与自由度的关系表示为

结点模型数据“卡”GRID 格式

名 称 ID CP X1,X2,X3 CD PS SEID 结点号( 0 <整数 <106 )





定义结点坐标的坐标系号(整数 ≥ 0,或空格) 结点在坐标系CP中的位置(坐标值)(实数,缺省值为 0.0) 定义结点的位移、自由度、约束和解向量的坐标系号。(整数 ≥ -1 或空格) 与该结点相关的永久单点约束(由1至6组成的无嵌入空格的任何整数,或空格) 超单元标识号(整数 ≥ 0,缺省值为 0)

字域4至6中X1,X2和X3在不同坐标系中对应量如下:
类 型 直角 柱面 球面 X1 X R R X2 Y θ(度) θ(度) X3 Z Z φ(度)

字域8中PS施加结点任何自由度方向的约束;字域9仅用于超单元分析

标量点
标量点是空间的一个点,仅具有一个自由度

标量点不需任何空间坐标系来定义
标量点用于表示非结构特性,如相对位移、梁元翘曲影响 等

标量点用SPOINT“卡”定义,格式如下:

名 称
IDi





标量点标识号

坐标系
基本坐标系 MSC/NASTRAN 有一种固定直角坐标系,称为基本坐标 系; 所有坐标系都有坐标系识别号(CID),基本坐标系坐 标系识别号为零或空

用户定义局部坐标系时,基本坐标系是参考坐标系

局部坐标系 MSC/NASTRAN 提供定义局部坐标系的六种模型数据卡 每一局部坐标系直接或间接与基本坐标系相关

六种选择是:
CORD1R CORD2R CORD1C CORD2C CORD1S CORD2S

} } }

直角坐标系

柱坐标系

球坐标系

CORD1R、CORD1C和CORD1S是用三个结点定义局部 坐标系,模型修改,该参考结点位置改变,局部坐标系定向 亦改变 CORD2R、CORD2C和CORD2S是用三点定义局部坐标系

CORD2C卡格式如下

名 称 CID RID Ai,Bi,Ci





坐标系识别号(整数 > 0) 定义Ai,Bi和Ci的坐标系识别号(整数≥0,缺省值为零,指基本坐标系) 在 RID 坐标系中三点的坐标(实数)
z

B

C A p z θ

R y

x

点(A1,A2,A3),(B1,B2,B3)和(C1,C2,C3)非共线的 任何坐标系中,角度输入按度表示,输出(如转动位移)以弧度表示

例题
一半圆顶拱。为方便结点位移输出,将3至7点建立局部坐标系

采用柱坐标系,标识号为100, 定义为

各结点定义如下

结点 3 至 7 采用(r,θ,Z)坐标,r =15.0 时,θ从 30°( 结点7 ) 至150° (结点3)变化。 所有结点的输出采用基本坐标系,因为在字域 7(CD) 是 空

第6章
基本单元库

概 述
基本MSC/NASTRAN单元
标量单元
标量弹簧元 CELASi (i=1,2,3,4) 标量质量元 CMASSi (I=1,2,3,4)

线单元

面单元

体线单元

刚性单元
约束元 RRPD RBAR RBEi (i=1,2,3) RTRPLT RSPLINE 质量元 CONM2 一般单元 GENEL

CROD CONROD CTUBE CBAR CBEAM CBEND

CQUAD4 CQUAD8 CTRIA3 CTRIA6 CSHEAR

CHEXA CPENTA CTETRA CTRIAX6

标量单元
标量单元,也称0维单元

所有标量单元都在结构模型两个自由度间或一个自由度和“地面”间来 定义
标量单元刚度由用户直接定义,静力分析中的标量单元如下:
标量弹簧单元:CELAS 1,CELAS 2,CELAS 3,CELAS 4;
标量质量单元:CMASS 1,CMASS 2, CMASS 3, CMASS 4

四种形式标量弹簧元,格式如下:

名 称 EID K PID G1,G2 C1,C2





唯一的单元标识号(整数>0) 标量弹簧的刚度(实数) 性质卡PELAS的标识号(整数>0) 几何结点或标量点标识号(整数≥0) 分量号(0≤整数≤6,如果为标量,为零或空) 标量点标识号(整数>0) 阻尼系数(实数) 应力系数(实数)

S1,S2
GE S

CELAS 1和CELAS 3性质卡格式

名 称 PIDi Ki GEi Si





性质卡标识号(整数>0) 弹簧刚度值(实数) 阻尼系数(整数) 应力系数(整数)

例题
问题:弹簧一端固定,另一端受10磅轴力,弹簧轴 向刚度(K)为100磅/英寸,求:结点1202位移

模型数据卡为

NASTRAN 101静力分析中,PARAM,AUTOSPC可自动约束不相关自 由度 阻尼(第8字场GE)不适于静力分析,未计入 第9字场应力系数S是可选,用关系式 接计算弹簧应力

? ? S ? P(P为作用载荷),直

将CELAS2卡上G1和G2顺序倒过来,则单元力的符号也反号 部分输出结果

线单元
线单元,也称一维单元,用于表示杆和梁性质;

杆单元支持拉、压和轴向扭转,但不允许弯曲;
梁单元则包括弯曲,MSC/NASTRAN 有三种梁元;
CBAR简单梁元,梁剖面剪心和形心吻合,不能用于具有翘曲的梁 CBEAM复杂梁元,具有CBAR的全部能力,允许锥形剖面性质,非吻 合 的形心和剪心,以及剖面的翘曲; CBEND常曲率半径简单曲梁元

杆单元(CONROD)
CONROD单元,连接两结点,允许承受轴向力和绕轴向的扭转

不需性质卡,定义多个不同性质杆单元
CONROD格式

内 EID



单元标识号( 整数 > 0 )。

G1,G2
MID

单元结点标识号( 整数 > 0,G1≠G2 )。
材料标识号( 整数 > 0 )

A
J C

杆的面积( 实数 )
扭转常数( 实数 ) 扭转应力系数( 实数 )

NSM

单位长度非结构质量( 实数 )

扭转应力系数C用于计算扭矩引起的扭转应力
? ? C M J
?

杆单元(CROD)
CROD单元同CONROD单元 CROD有单独的性质卡(PROD)

定义杆单元有同样性质时,用CROD
CROD格式

名 称 EID PID G1,G2

内 容 单元标识号( 整数 > 0 ) PROD的性质识别号(整数 > 0;缺省值为EID) 结点标识号(整数>0,G1≠G2)

CROD单元性质卡PROD格式

名 称 PID MID A J C NSM





性质标识号(整数 > 0) 材料标识号(整数 > 0) 杆的面积(实数) 扭转常数(实数) 确定扭转应力的系数(实数,缺省值 = 0.0) 单位长度非结构质量(实数)

杆单元(CTUBE) CTUBE性质与CROD相同,专用管

数据格式如下

名 称 EID PID G1,G2





管单元标识号(整数 > 0) 管单元性质卡(PTUBE)标识号(整数 > 0) 管单元结点标识号(整数 > 0,G1≠G2)。

性质卡PTUBE格式

名 称 PID MID OD T NSM OD2





管单元性质卡标识号(整数 > 0) 材料卡标识号(整数 > 0) 管的外径(大于零的实数) 管壁厚度(实数,T≦1/2OD) 非结构质量(实数)。 G2结点处的管的外径(实数,或空,专为热传导分析之用)。

简单梁单元(CBAR)
CBAR单元特性
CBAR单元可承受拉伸或压缩,两互相垂直平面内的扭转与弯曲,及两互相垂 直 平面内的剪切; CBAR单元特征:
必须是直的、剖面性质不沿长度变化;

剪心和形心吻合(不能用于翘曲梁);
惯性主轴不需要与单元轴吻合; 中性轴可偏离结点 (用于加筋板或格板) 铰接标记,允许任意端结点的力或弯矩的释放

CBAR单元格式

替代格式

名 称





EID PID
GA,GB X1,X2,X3 G0 PA,PB

单元标识号(整数>0) PBAR性质卡识别号(整数>0或空)
结点号(整数>0,GA≠GB) 起于GA的位移坐标系空间的向量分量(实数) 用结点G0提供位移坐标系定向向量,方向从GA至GB(整数>0,G0≠GA 或GB)。 结点A、B的铰接标记,用于释放梁元结点自由度 该自由度按梁元坐标系定义(由数字1~6组成的不超过5整数,在该域中, 可放从1至6的任何多至5个的唯一整数,不允许插入空格) 分别为在GA和GB处偏离向量和在位移坐标系中的分量(实数或空白)。

W1A,W2A,W3A W1B,W2B,W3B

平面之一。选取(1.0,1.0,0.0)给出如下的:

? ? V 的方向与梁剖面是任意的,但 V 通常对准梁的惯性主

梁单元性质(PBAR )

名 称 PID MID A I1,I2,I12 J NSM K1,K2 Ci,Di,Ei,Fi





性质卡标识号(整数>0) 材料卡标识号(整数>0) 梁剖面面积(实数) 剖面惯性矩(实数,I1≥0.0,I2≥0.0,I1*I2>0.0) 扭转常数(实数) 单位长度非结构质量(实数) 剪切面积系数(实数) 应力恢复系数(实数,缺省值为0.0)

剖面形状 矩形 实圆 薄壁空心圆

K 值 K1 = K2 = 5/6 K1 = K2 = 9/10 K1 = K2 = 1/2
? A
f

宽突缘梁: 次轴 主轴

1 .2 A
w

? A

A

应力恢复系数点(Ci,Di,Ei,Fi),与Y、Z单元轴坐标有关

应力计算点位置(CBARAO)
CBARAO卡:定义沿CBAR单元轴上应力/内力计算点位置,格式

或:

名 称 EID SCALE





CBAR单元的标识号(整数>0)。 SCALE = LE,Xi为沿梁长实际距离;SCALE = FR,Xi为实际距离 与梁长之比 梁剖面面积(实数)。 应力恢复点个数,不包括端点(整数>0)。

Xi
NPTS

复杂梁单元(CBEAM)
CBEAM单元具有CBAR单元的全部功能,还具有: 面形质允许沿梁长变化;

中性轴、重心轴与剪心轴不要求重合;
考虑剖面翘曲对扭转刚度的影响; 考虑锥度对横向剪切刚度的影响; 数据格式

第二继续卡中SA和SB为端点A和B标量点或 结点标识号,这些点有翘曲自由度(dx ) d? / CBEAM单元性质卡PBEAM格式

名 称 PID MID A(A) I1(A), I2(A), I12(A) J(A) NSM(A)





性质卡标识号(整数>0)。 材料卡标识号(整数>0)。 梁端A剖面的面积(实数)。 端A剖面面积惯性矩(实数>0.0)。 梁端A剖面扭转常数(实数)。 梁端A处单位长度非结构质量(实数)。 梁端A剖面应力计算点

SO X /XB
A 、 I1、 I 2、 I12 ? ? J 、 NSM ? Ci ( A )、 Di ( A ) ? ? Ei ( A )、 Fi ( A ) ?

应力输出选择(BCD): SO = YES,要求输出继续卡定义 X点距A端长度与梁长之比 X处剖面面积、面积惯性矩、扭转常数和非结构质量(实 数)。 应力计算点Y、Z坐标(实数) 对平面1和平面2的剪切刚度( K ? A ? G )系数

K1,K2

S1,S2 NSI(A)、NSI(B)

变剖面梁剪力释放系数(实数)。 端点A、B处非结构质量惯性矩

CW(A)、CW(B)
M 1( A )、 M 2 ( A ) ? ? M 1( B )、 M 2 ( B ) ?

端点A、B翘曲系数

端点A、B非结构质量重心坐标(Y,Z)

N 1( A )、 N 2 ( A ) ? ? N 1( B )、 N 2 ( B ) ?

端点A、B中性轴坐标(Y,Z)

曲梁元(CBEND)
CBEND单元是连接两结点的一段园弧 具有定常曲率半径

具有拉伸刚度、弯曲刚度及横向剪切柔度
压力管和弯头是CBEND单元的典型应用例子

CBEND单元的性质卡为PBEND,其格式

替换格式

名 称 PID MID A I1, I2, I12 J FSI





该性质卡的标识号(整数>0)。 材料卡标识号(整数>0)。 剖面面积(实数)。 剖面的惯性矩(实数>0.0)。 扭转常数(实数)。 选择应力或柔性强化因子的标记(1-3的任意整数)。

r
t p RB

弯管之平均半径(内外半径之平均值)(实数>0.0)。
弯管的壁厚(实数 ? 0 . 0 ) 压力值(实数)。 梁的曲率半径(实数)。 梁的圆弧中心角(实数)。

Ci~Fi K1, K2 NSM RC, ZC

应力计算点的Y、Z坐标(实数)。 剪力刚度系数(实数)。 非结构质量(实数)。 单元两端剖面形心与结点GA、GB之偏离向量分量(实数),见图6-9。 中性轴与形心之径向间距(实数),见图6-9。

面单元
面单元用于板、壳 刚度项存在五个自由度,板法线转动自由度“不连接”,必须 约束掉 对线性分析,NASTRAN用薄板经典假设
在MSC/NASTRAN二维单元库中,存在如下一般的单元: l
l l l 三结点等参三角形单元CTRIA3; 四结点等参四边形单元CQUAD4; 六结点等参三角形单元CTRIA6; 八结点等参四边形单元CQUAD8;

l
l l

四结点剪力板单元CSHEAR;
三结点等参平板单元CTRIAR; 四结点等参平板单元CQUADR;

用户最常用的是CQUAD4和CTRIA3单元

四边形板元(CQUAD 4)

名 称





EID

单元标识号(整数>0)。

PID

性质卡PSHELL或PCOMP标识号(缺省值为EID)。

Gi

结点标识号(整数>0)。

THETA

材料性质定向角(以度表示,缺省值为0.0)。

MCID

材料坐标系标识号。该坐标系X轴是由MCID坐标系的X轴投影到单元面上来确定 的(整数≥0,如果为空白,则THETA=0.0 )。

ZOFFS

结点面至单元参考面的偏离(实数)

Ti

单元结点G1至G4处膜厚度(整数≥0.0,或空白,不能全为0)。

CQUAD4 力和力矩
F X   FY , 
F XY  
M X  MY , 

单位长度的薄膜力; 单位长度的薄膜剪力; 单位长度弯矩; 单位长度扭矩; 单位长度横向剪力。

M XY  
VX   VY , 

力和力矩在单元形心处计算 应力在距单元参考面距离为Z1和Z2处计 算 Z1和Z2在PSHELL性质卡上定义, 常为板 的表面,即Z1,Z2=±厚度/2

三角形板元 (CTRIA3)
Y element

G3

TH
Z element

X element

G1

G2

CTRIA3单元常用于网格过渡和填充不规则边界

CTRIA3格式

名 称 EID PID Gi THETA MCID





单元标识号(整数>0)。 PSHELL或PCOMP的性质卡标识号(整数>0;缺省值为CID)。 单元结点的标识号(整数>0,都是唯一的)。 材料性质定向角,以度表示。 材料坐标系标识号。材料坐标系的X-轴是由MCID坐标系(由CORD 的定义或基本坐标系定义)的X-轴投影到单元表面面上来确定的(整数 ≥0,如果为空白,则THETA=0.0)。 从结点面至单元参考面的偏离(实数)

ZOFFS Ti

单元结点G1、G2和G3处的薄膜厚度(整数≥0.0,或空白,不 全为零)。

力和力矩在单元形心处计算 应力在距单元参考面距离为Z1和Z2处计算

壳单元性质(PSHELL)

名 称 PID MID1 T MID2





性质标识号(整数>0)。 薄膜材料标识号(整数≥0,或空白)。 薄膜厚度的缺省值(实数)。 弯曲板材料标识号(整数≥-1,或空白)。
3

12 I / T
MID3
TS/T NSM

弯曲刚度参数(整数>0.0;缺省值为1.0)。

横向剪切材料标识号(整数>0,或空白,当MID2≤0,必须为 空白)。 横向剪切厚度与膜厚度之比(实数>0.0,缺省值为0.833333)。
单位面积的非结构质量(实数)。 用于应力计算的纤维距离,正向由在连接卡上列的结点次序和 右手定则来确定(实数或空白,缺省值=±T/2)。 薄膜-弯曲耦合的材料标识号(整数>0,或空白)。

Z1,Z2 MID4

CQUID4单元可为膜元、弯曲元以及耦合单元
膜元,仅填MID1

作为弯曲元,仅填MID2

例题
图示一悬臂板,该板长、宽均为10英寸,厚度为0.15英寸,悬臂端两角点 处作用有拉力300磅,横向载荷0.5磅。求板的位移、力和应力

与单元相关模型数据卡

输出情况控制指令: FORCE =ALL DISP =ALL STRESS =ALL

其它面单元
CSHEAR (1) 剪力板元,仅支持剪力和张力,用于分析薄加强 板和壳; (2) 与杆元一起用于分析薄蒙皮结构

CTRIA6 CQUAD8

用于曲率区过渡网格。 (1) 用于分析单曲度壳(柱面); (2) CQUAD4对双曲壳比CQUAD8好

CTRIAR

三结点等参平板元,与CQUADR单元相匹配

CQUADR

(1) 等参平板元,无膜-弯曲的耦合; (2) 用于受面内载荷的平面结构(即薄膜特性); (3) 与CQUAD4相比,对畸变和泊桑比的极值较少敏 感。不推荐该单元用于曲面。

体单元
体单元仅包含平移自由度,不包含转动自由度

六面体单元(CHEXA)
CHEXA可连接8至21个结点;
?? , ? 应力, ?
x y z

,?

xy

,?

yz

,?

zx

?

在单元中心

计算 可外推到角结点计算

CHEXA单元卡格式

名称
EID PID Gi





单元标识号(整数>0)。 PSOLID性质卡的标识号(整数>0)。 连接结点标识号(整数≥0或空白)。

CHEXA单元坐标系是由R、S、T三向量定义,它们连接该单元相对面的形心 R:连接G4-G1-G5-G8面和G3-G2-G6-G7面形心; S:连接G1-G2-G6-G5面和G4-G3-G7-G8面形心;

T:连接G1-G2-G3-G4面和G5-G6-G7-G8面形心。

五面体单元 (CPENTA)
CPENTA单元用于由体到板或壳的过渡; CPENTA有6到15个结点(6个角结点,其余为中边结点);

单元应力(

??

x

,? y ,? z ,?

xy

,?

yz

,?

zx

?

)在形心计算,可推到角点处计算

CPENTA卡格式:

名 称 EID PID





单元识别号(整数>0)。 PSOLID性质卡的标识号(整数>0)。

Gi

连接结点标识号(整数≥0或空白)。

单元坐标系: 原点:位于连接G1和G4直线的中点 Z轴:指向三角形G4-G5-G6,定向于两三角面形心连线与中面垂线 之间的某处 X和Y轴垂直于Z轴

四面体单元(CTETRA)
不推荐用CTETRA单元做连续体的大部分离散 单元应力
??
x

,? y ,? z ,?

xy

,?

yz

,?

zx

?

在形心点计算,可外推到角点计算

CTETRA单元数据格式

体单元性质 (PSOLID)
PSOLID卡定义CHEXA、CPENTA和CTETRA体单元的性质

名 称 PID MID CORDM





性质卡标识号(整数>0)。 材料卡MAT1、MAT4、MAT5、MAT9或MAT10标识号(整数>0) 材料坐标系标识号(整数>0)。

IN
STRESS ISOP FCTN

积分网格(整数,字符,或空白)。
应力输出位置选择(整数,字符,或空白)。 积分方案(整数,字符,或空白)。 流体单元标记(“PFLUID”指流体单元,“SMECH”指结构单元,缺省 =“SMECH”)。

约束单元
(1)
约束关系
(2) (3 一个约束单元等价于一个或多个多点约束方程; MSC/NASTRAN中,包含的约束单元:
RROD,刚性杆单元 RBAR,刚性梁单元 RTRPLT,刚性三角板单元 RBE 1,1号刚性体单元 RBE 2,2号刚性体单元 RBE 3,均方加权约束单元 RSPLINE,内插约束单元。

约束单元又称“刚性单元”。用于处理结点(或标量点)间各自由度间固定

刚性梁单元(RBAR)
刚性梁元把结点1至6个自由度与另外6个独立自由度刚性地连接起来 6个独立自由度必须为6个,并且是完全确定了单元的刚体性质 RBAR格式:

名 称 EID GA , GB CNA , CNB





单元标识号(整数>0)。 刚性单元两连接结点的标识号(整数>0)。 结点GA和GB在总体坐标系中独力自由度的分量号(1至6整数的任意组 合,无中间嵌入空白)。 在总体坐标系中,指定的结点GA和GB的相关自由度分量号(1至6整数 的任意组合,无嵌入空白)。

CMA , CMB

刚性体单元(RBE2)
独立自由度在单点处指定,相关自由度在任意数量的点处指定

RBE2单元是一个约束单元,描述两个或多个结点之间的位移 关系
RBE2数据格式

名 称 EID GN





单元识别号(整数>0)。 结点标识号,其6个自由度全指定为独立自由度(整数>0)。 结点GMi处的相关自由度分量号(整数1至6) 具有相关自由度的结点标识号(整数>0)。

CM GMi

例题
加筋板用两CQUAD4单元和一个CBAR单元(描述筋条)来建立模型。 两个RBE2单元用于将CBAR筋条与板单元连接。

结点7和8与CBAR单元相连接,并位于筋条的中性轴上;
RBE2单元把始结点GA的全部6个自由度与它的端结点GB的自由度 相关起来 GA称为“主结点”,它的6个自由度是独立的,GB是“从结点”, 它的6个相关自由度分量列在字场4(CM)中。 RBE2如下


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