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3.2 CBAR Element (二)

(2017-04-08 17:28:42)
标签:

杂谈

分类: NxNastran单元库
5、CBAR 力和力矩约定
CBAR 单元力和力矩约定如图 3-3 和图 3-4 所示。如果CBAR单元发生剪切变形,截面的y、z轴必须与主惯性轴重合。V1和 M1是平面1内的剪切力和弯矩,V2和 M2是平面2内的剪切力和弯矩。
http://s10/mw690/0068tQPizy7a8z3rIU139&690CBAR Element (二)" TITLE="3.2 CBAR Element (二)" />

http://s11/mw690/0068tQPizy7a8z3JUXoaa&690CBAR Element (二)" TITLE="3.2 CBAR Element (二)" />
NX Nastran 可以输出以下结果,实数或者复数(根据固定的格式)。
• 平均轴向应力。
• 横截面上四个应力恢复点处,弯曲导致的拉伸应力。(可选项,只有在PBAR属性中定义应力恢复点后才能计算)
• 两端拉伸应力的最大值、最小值。
• 单元承受拉伸和压缩载荷的安全裕度。(可选项,只有在MAT1材料中定义极限应力后才能计算)
拉伸应力为正,压缩应力为负。只有平均轴向应力和弯曲导致的拉伸应力可以是复数(有方向的)。PBAR属性中的应力恢复系数(C1、C2、D1、D2、E1、E2、F1、F2)用来定义应力恢复点的位置,下标1表示y坐标。下标2表示z坐标。
You can obtain CBAR element force and stress data recovery with distributed loads (PLOAD1) and distributed mass (coupled mass) effects included at intermediate as well as end points from the dynamic solution sequences. You must include the following items in the input file:
• A LOADSET in Case Control which selects an LSEQ entry referencing PLOAD1 entries in the
Bulk Data Section.
• Use PARAM,COUPMASS to select the coupled mass option for all elements.
在动态响应分析中,如果包含分布载荷(PLOAD1)和分布质量(耦合质量),不仅可以输出端节点的结果,也可以输出中间位置的结果。但是必须定义以下输入项:
• 在工况控制中设置一个载荷集LOADSET,这个LOADSET指向一个载荷序列LSEQ ,在LSEQ中定义PLOAD1。
• 使用 PARAM、COUPMASS 把所有单元的质量矩阵设置为耦合质量。
PBAR 属性中,I1 是抵抗平面 1 中的力矩的截面惯性矩,即Izz。 同理,I2 即 Iyy。如果需要,还可以使用第二个续行输入项的字段 4 输入截面惯性积 I12(Ixy)。对于大多数常用工程横截面,通常不需要定义 I12。单元 y 轴和 z 轴与横截面的主惯性轴对齐时,Ixy=0,因此不需要定义。
  备注:
(1)PLOAD1定义梁单元上的分布载荷,可以描述从单元的一端节点到另一端节点之间线性变化的载荷
(2)LSEQ 用于动态响应分析中将时间分布(频率分布)与空间分布链接起来LSEQ 和 RLOADi  EXCITEID 字段引用了相同的 DAREA 输入项,来表示这种链接关系。
http://s7/mw690/0068tQPizy7a8JI9ADI06&690CBAR Element (二)" TITLE="3.2 CBAR Element (二)" />

3)集中质量(Lumped )和耦合质量(Coupled )
NX   NASTARN中默认的是集中质量矩阵单元的质量全部划分到连接的节点上。如果通过 PARAM,COUPMASS,1  设置耦合质量,则分布质量将替换为使连接节点耦合的非对角线质量矩阵
如下图,别是CROD单元的集中质量矩阵和耦合质量矩阵。可以简单的理解为集中质量是把单元的质量全部分给每个节点1/2+1/2=1而耦合质量除了将大部分质量分给节点(5/12+5/12=10/12<1)还有一小部分质量耦合到节点之间(1/12+1/12=2/12)。
http://s3/mw690/0068tQPizy7a8KZZeeed2&690CBAR Element (二)" TITLE="3.2 CBAR Element (二)" />

6使用Pin Flag移除选定的连接自由度
在3.1中提到,通过设置Pin Flag可以释放CBAR单元在节点上的自由度,用来模拟运动副。例如,假定要使用铰链连接两个CBAR单元,如图 3-5 所示。可以通过在 CBAR 1 输入项的 PB 字段中输入整数 456,或在 CBAR 2 输入项的 PA 字段中输入 456,来模拟这种连接。
http://s7/mw690/0068tQPizy7a8MXKvau46&690CBAR Element (二)" TITLE="3.2 CBAR Element (二)" />

Support\Support\nast\misc\doc\linstat\bridge1.dat 这个例子展示了
Pin Flag的用途。
NX中设置
Pin Flag的方法:
http://s15/mw690/0068tQPizy7a8O1rmayde&690CBAR Element (二)" TITLE="3.2 CBAR Element (二)" />

7、应力恢复点
  一张图解释一切。注意:Nastran中截面坐标系的原点在剪切中心,其他软件不一定是在剪切中心。同样的截面上同一个应力恢复点,在不同的软件中定义的坐标值可能不一样,要注意坐标原点的位置。
http://s15/mw690/0068tQPizy7a8QldVLMde&690CBAR Element (二)" TITLE="3.2 CBAR Element (二)" />

Remember that the margin-of-safety computation doesn’t include the torsional stress. If the torsional
stress is important in your stress analysis, use the torsional force output to compute the stress outside of NX Nastran. The torsional stress is highly dependent on the geometry of the CBAR’s cross section, which NX Nastran doesn’t know.
记住:Nastran在计算
安全裕度时,没有考虑扭转应力。如果你的应力分析中,扭转应力也很重要,就应该输出扭矩结果,然后通过其他的方法去手工计算扭转应力。因为扭转应力高度依赖于截面的几何形状,而Nastran是不知道截面的几何形状的。
  备注:虽然我们在定义梁单元的属性时,画出了截面的形状并给定了尺寸,但这只是为了前处理方便。Nastran读取的截面属性中,只有截面面积(A)、惯性矩(Iyy、Izz)等根据截面形状计算得到的参数。也就是说,软件并不知道梁单元的截面是什么形状的,所以不能计算扭转应力。
8、PBAR和PBARL
两者的区别在于,PBARL定义的都是Nastran截面形状库中的类型,
PBAR可以定义任意的截面
Two options are available for calculating the cross-sectional properties. By default, NX Nastran uses
hard-coded formulas to calculate the cross-sectional properties. For some cross section types,
the formulas are based on thin wall assumptions and may produce inaccurate results if the cross
section contains thick walls.
To avoid this problem, you can optionally specify that the cross-sectional properties be calculated
using the mesh-based Pilkey method. When you specify this approach, the software uses the
dimensions specified on the PBARL entry to create a 2D mesh of the cross section. From the 2D
mesh, the Pilkey method computes the cross-sectional properties.
To specify the Pilkey method, include PARAM,PBRPROP,YES in the input file. The Pilkey method is
applicable to all PBARL cross section types except rod and tube. For rod and tube, the software
always uses the well-known exact formulas to calculate the cross-sectional properties.
计算横截面属性有两种选择。默认情况下,使用预设的公式来计算横截面属性。对于某些横截面类型,公式是基于薄壁的假设,如果横截面壁厚比较厚则可能产生不准确的结果。
要避免此问题,可使用基于网格的 Pilkey 方法,来计算横截面的属性。采用这种方法,软件后台对横截面划分2d网格,然后基于网格来计算截面属性。
要指定 Pilkey 方法, 设置参数 PARAM,PBRPROP,YES。Pilkey 方法适用于所有的 PBARL 横截面类型,但圆杆和圆管除外。对
圆杆和圆管,软件始终使用大家熟知的精确公式来计算横截面属性。

最后注意:
CBAR 单元假定中性轴和剪切中心重合。对于非对称横截面,实际的剪切中心与中性轴不重合。如果差别很大,则应使用 CBEAM 单元来代替,否则结果可能不正确。

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