Nastran静力分析45章分析课件

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1、第 4 章 执行控制与情况控制第1页，共74页。典型典型Nastran输入文件输入文件第2页，共74页。执行控制语句 执行控制语句执行控制语句 (1)1)该段语句用自由格式书写该段语句用自由格式书写 (2)(2)执行控制段基本功能执行控制段基本功能 a)a)识别作业识别作业 b)b)选择分析类型选择分析类型 c)c)设置允许设置允许CPUCPU时间时间 d)d)输出诊断信息输出诊断信息 e)e)设定用户编写的设定用户编写的DMAPDMAP系列系列 第3页，共74页。ID语句是可选的，其作用为识别作业语句是可选的，其作用为识别作业;必须为必须为执行控制段执行控制段第一条语句第一条语句ID语句格式

2、为：语句格式为：IDi1，i2其中，其中，i1和和i2为字符串，为字符串，i1可为可为1至至8个字符串，个字符串，i2可为任何长度的字符串。可为任何长度的字符串。每一字符串以字母开头每一字符串以字母开头ID语句语句SOL 语句 SOL SOL 语句是必须，用于选择分析类型（求解系列）语句是必须，用于选择分析类型（求解系列）SOL SOL 语句格式为：语句格式为：SOL nSOL n其中，其中，n n是识别解法类型的正整数或解法系列的字符名是识别解法类型的正整数或解法系列的字符名 如：如：SOL 101(SOL 101(或或SOL SESTATIC)SOL SESTATIC)，即线性静力分析；，

3、即线性静力分析；SOL 103SOL 103（模态分析）（模态分析）和和SOL 105SOL 105（屈曲分析）等（屈曲分析）等 第4页，共74页。Time Time 语句是可选的，设置最大语句是可选的，设置最大CPUCPU时间和作业时间和作业I/OI/O时间时间它格式为：它格式为：TIME t1,t2TIME t1,t2 其中，其中，t1 t1为最大允许为最大允许CPUCPU执行时间，以分计（实数或整数，执行时间，以分计（实数或整数，缺省值为缺省值为1 1分钟）；分钟）；t2 t2 为最大允许为最大允许I/OI/O时间，以秒计（缺省值是无限大）时间，以秒计（缺省值是无限大）TIME 语句语句

4、 CEND 语句语句 GEND 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）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：格式为：CENDCEND第5页，共74页。一个简单模型线性静力分析执行控制段一个简单模型线性静力分析执行控制段 IDSIMPLE,MODELSOL101TIME5CEND例例 子子 第6页，共74页。MSC/NASTRAN结构化求解序列MSC/NASTRAN结构化求解序列结构化求解序列SOL号号SOL名名说说 明明101SESTATIC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）包括如下选择的静力分析：线性

5、热传导、替代减缩、惯性卸载、设计敏度（静力）103SEMODES正则模态含设计敏度（模态）正则模态含设计敏度（模态）105SEBUCKL屈曲分析含静力分析、设计敏度（屈曲）屈曲分析含静力分析、设计敏度（屈曲）106NLSTATIC非线性静力分析非线性静力分析107SEDCEIG直接复特征值分析直接复特征值分析108SEDFREQ直接频率响应直接频率响应109SETRAN直接瞬态响应直接瞬态响应110SEMCEIG模态复特征值分析模态复特征值分析111SEMFREQ模态频率响应模态频率响应112SEMTRAN模态瞬态响应模态瞬态响应114CYCSTATX循环对称静力，含替代减缩循环对称静力，含替

6、代减缩115CYCMODE循环对称正则模态循环对称正则模态118CYCFREQ循环对称直接频率响应循环对称直接频率响应129NLTRAN非线性瞬态响应非线性瞬态响应144AESTAT静力气弹响应静力气弹响应145SEFLUTTR气动颤振气动颤振146SEAERO气弹响应气弹响应153NLHEAT稳态非线性热传导稳态非线性热传导159TRHEAT瞬态热传导瞬态热传导190DBTRANS数据库变换数据库变换200DESOPT优化设计优化设计MSC/NASTRAN结构化求解序列第7页，共74页。情况控制指令情况控制指令情况控制段是情况控制段是MSC/NASTRAN输入文件必须部分输入文件必须部分跟在

7、执行控制段跟在执行控制段(CEND)后，在模型数据集后，在模型数据集(BEGINBULK)前前基本功能：基本功能：选取载荷与约束条件等模型数据；选取载荷与约束条件等模型数据；选取输出结果；选取输出结果；定义子情况定义子情况;情况控制指令均用自由格式书写情况控制指令均用自由格式书写第8页，共74页。输出选择 TITLE=任何任何BCD数据数据SUBTITLE=任何任何BCD数据数据LABEL=任何任何BCD数据数据TITLE、SUBTITLE和和LABEL分别定义输出每页第一行、第二行和分别定义输出每页第一行、第二行和第三行标题。第三行标题。ECHO=SORT，打印分好类的模型数据；，打印分好类

8、的模型数据；=UNSORT，打印未分类的模型数据；，打印未分类的模型数据；=BOTH，打印分类和未分类两种数据；，打印分类和未分类两种数据；=NONE，不打印模型数据；，不打印模型数据；=PUNCH将分类模型数据记入穿孔文件。将分类模型数据记入穿孔文件。输出一组（输出一组（n n）或全部结点的位移）或全部结点的位移 选取一组（选取一组（n）或全部结构单元的单元）或全部结构单元的单元力输出力输出 第9页，共74页。选取一组（选取一组（n n）或全部板单元或体单元的应变输出）或全部板单元或体单元的应变输出 输出一组（输出一组（n n）或全部单元的应变能）或全部单元的应变能 选取一组（选取一组（n

9、n）或全部结构单元的应力输出）或全部结构单元的应力输出 要求一组（要求一组（n n）或全部结点的平衡力输出）或全部结点的平衡力输出 选取一组（选取一组（n n）或全部结点的应力输出）或全部结点的应力输出 请求一组（请求一组（n n）或全部作用载荷的输出）或全部作用载荷的输出 要求一组（要求一组（n n）或全部结点单点约束力输出）或全部结点单点约束力输出 第10页，共74页。SETn=i1,i2,i3,THRUi4,EXCEPTi5,i6,i7,i8,THRUi9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

10、出 例如：例如：SET1=3，4，7，9，11SET5=2，9，15，THRU21，33DISP=1FORCE=1STRESS=5GPFORCE=all对于该例题，表示输出下列内容：对于该例题，表示输出下列内容：结点结点3、4、7、9和和11的位移；的位移；单元单元3、4、7、9和和11的力；的力；单元单元2、9、15至至21和和33的应力的应力;全部节点的约束反力全部节点的约束反力。第11页，共74页。数据选择LOAD=n选取静力载荷条件选取静力载荷条件(集中载荷或分布载荷集中载荷或分布载荷)，n与模型数据卡（与模型数据卡（FORCE、MOMENT和和PLOAD等）标识号相对应。等）标识号相

11、对应。DEFORM=n选取初始单元强迫变形，选取初始单元强迫变形，n与模型数据卡与模型数据卡DEFORM标识号相对应。标识号相对应。SPC=n选取单点约束，选取单点约束，n与模型数据卡与模型数据卡(SPC、SPC1或或SPCADD)标识号相对应标识号相对应。MPC=n选取多点约束，选取多点约束，n与模型数据卡与模型数据卡(MPC或或MPCADD)标识号相对应标识号相对应。TEMP（LOAD）=n选取由模型数据卡（选取由模型数据卡（TEMP或或TEMPD）定义的温度载荷。）定义的温度载荷。METHOD=n选取特征值提取方法，选取特征值提取方法，n与模型数据卡与模型数据卡(EIGR、EIGRL或或

12、EIGB)标识号相对应。标识号相对应。第12页，共74页。子情况定义子情况定义SUBCASEn定定义义和和标标识识一一个个子子情情况况。n为为子子情情况况的的标标识识号号，由由用用户户指指定定的的任任何何整整数数，但必须满足但必须满足由上至下的子情况号是依次递增由上至下的子情况号是依次递增。SUBCOMn定义和标识一个线性组合子情况。定义和标识一个线性组合子情况。SUBSEQ=R1,R2,R3,Rn定定义义线线性性组组合合情情况况的的系系数数，R R1 1至至 R Rn n为为SUBSOEQSUBSOEQ卡卡前前出出现现的的1 1至至n n个个子子情情况况的的系系数数（实数）。（实数）。下面给

13、出一个下面给出一个3种载荷子情况及其组合的例题。种载荷子情况及其组合的例题。第13页，共74页。SUBCASE1SUBTITLE=DeadLoadLOAD=10SUBCASE2SUBTITLE=NWwindLoadLOAD=20SUBCASE3SUBTITLE=SWWindLoadLOAD=30SUBCOM10SUBTITLE=LoadCombination1LABLE=DeadLoad+NWWindSUBSEQ=1.0,1.0,0.0SUBCOM20SUBTITLE=LoadCombination2LABLE=DeadLoad+(-)1.5SWWindSUBSEQ=1.0,0.0,-1.5第

14、14页，共74页。SYMn定义一个对称子情况，定义一个对称子情况，n为子情况标识号。为子情况标识号。SYMCOMn定义和标识一个对称组合子情况。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定义对称组合子情况中1至至n被组合子情况的系数。被组合子情况的系数。REPCASEn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。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，重复用于特征值问题中，重复N个连续模态的同样输出。个连续模态的同样输出。n为模态数，由第一个为模态数，由第一个

15、开始并依次处理，为此需定义子情况开始并依次处理，为此需定义子情况。第15页，共74页。第 5 章 结点与坐标系 第16页，共74页。结 点 结点用于定义结构几何结点用于定义结构几何;每每一一结结点点有有6个个自自由由度度（DOF）：三三个个移移动动分分量量(1、2、3）与与三三个转动分量（个转动分量（4、5、6）。）。结点六个自由度以结点六个自由度以1，2，3，4，5和和6标明标明第17页，共74页。结点的位移分量与自由度的关系表示为第18页，共74页。结点模型数据结点模型数据“卡卡”GRID”GRID 格式格式名名称称内内容容ID结点号结点号(0整数整数0）RID定义定义Ai，Bi和和Ci的

16、坐标系识别号（整数的坐标系识别号（整数0，缺省值为零，指基本坐标系），缺省值为零，指基本坐标系）Ai，Bi，Ci在在RID坐标系中三点的坐标（实数）坐标系中三点的坐标（实数）xCARyzBpz第23页，共74页。点（点（A1，A2，A3）,（B1，B2，B3）和（）和（C1，C2，C3）非共线的）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）以弧度表示例题例题 一半圆顶拱。为方便结点位移输出，将一半圆顶拱。为方便结点位移输出，将3 3至至7 7点建立局部坐标系点建立局部坐标系 第24页，共74页。采用柱坐标系，标识号为采用

17、柱坐标系，标识号为100,100,定义为定义为 各结点定义如下各结点定义如下 第25页，共74页。结点结点3至至7采用（采用（r，Z）坐标，）坐标，r=15.0时，时，从从30（结点结点7）至至150（结点（结点3）变化。）变化。所有结点的输出采用基本坐标系，因为在字域所有结点的输出采用基本坐标系，因为在字域7（CD）是是空空第26页，共74页。第 6 章 基本单元库 第27页，共74页。概概 述述 基本基本MSC/NASTRANMSC/NASTRAN单元单元 标量单元标量单元线单元线单元面单元面单元体线单元体线单元刚性单元刚性单元标量弹簧元标量弹簧元CELASi(i=1,2,3,4)标量质量

18、元标量质量元CMASSi(I=1,2,3,4)CRODCONRODCTUBECBARCBEAMCBENDCQUAD4CQUAD8CTRIA3CTRIA6CSHEARCHEXACPENTACTETRACTRIAX6约束元RRPDRBARRBEi(i=1,2,3)RTRPLTRSPLINE质量元CONM2一般单元GENEL第28页，共74页。标量单元标量单元 标量单元，也称标量单元，也称0维单元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“地面地面”间来定义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：标量单元刚度由用户

19、直接定义，静力分析中的标量单元如下：标量弹簧单元：标量弹簧单元：CELAS1，CELAS2，CELAS3，CELAS4；标量质量单元：标量质量单元：CMASS1，CMASS2，CMASS3，CMASS4四种形式标量弹簧元，格式如下：四种形式标量弹簧元，格式如下：第29页，共74页。名名 称称内内 容容EID唯一的单元标识号唯一的单元标识号(整数整数0)K标量弹簧的刚度标量弹簧的刚度(实数实数)PID性质卡性质卡PELAS的标识号（整数的标识号（整数0）G1，G2几何结点或标量点标识号几何结点或标量点标识号(整数整数0)C1，C2分量号分量号(0整数整数6，如果为标量，为零或空，如果为标量，为零

20、或空)S1，S2标量点标识号（整数标量点标识号（整数0）GE阻尼系数阻尼系数(实数实数)S应力系数应力系数(实数实数)第30页，共74页。CELAS1和和CELAS3性质卡格式性质卡格式名 称内 容PIDi性质卡标识号(整数0)Ki弹簧刚度值(实数)GEi阻尼系数（整数）Si应力系数(整数)例题例题 问问题题：弹弹簧簧一一端端固固定定，另另一一端端受受10磅磅轴轴力力，弹弹簧簧轴轴向向刚度刚度(K)为为100磅磅/英寸，求：结点英寸，求：结点1202位移位移第31页，共74页。模型数据卡为模型数据卡为 NASTRAN101静力分析中，静力分析中，PARAM，AUTOSPC可自动约束不相关自由度

21、可自动约束不相关自由度阻尼阻尼(第第8字场字场GE)不适于静力分析，未计入不适于静力分析，未计入第第9字场应力系数字场应力系数S是可选，用关系式是可选，用关系式（P为作用载荷），直接计为作用载荷），直接计算弹簧应力算弹簧应力将将CELAS2卡上卡上G1和和G2顺序倒过来，则单元力的符号也反号顺序倒过来，则单元力的符号也反号部分输出结果部分输出结果第32页，共74页。线单元线单元线单元，也称一维单元，用于表示杆和梁性质；线单元，也称一维单元，用于表示杆和梁性质；杆单元杆单元支持拉、压和轴向扭转，但不允许弯曲；支持拉、压和轴向扭转，但不允许弯曲；梁单元梁单元则包括弯曲，则包括弯曲，MSC/NAST

22、RAN有三种梁元；有三种梁元；CBAR简单梁元简单梁元，梁剖面剪心和形心吻合，不能用于具有翘曲的梁，梁剖面剪心和形心吻合，不能用于具有翘曲的梁CBEAM复杂梁元复杂梁元，具有，具有CBAR的全部能力，允许锥形剖面性质，非吻的全部能力，允许锥形剖面性质，非吻合合的形心和剪心，以及剖面的翘曲的形心和剪心，以及剖面的翘曲;CBEND常曲率半径简单曲梁元常曲率半径简单曲梁元杆单元杆单元(CONROD)CONROD单元，连接两结点，允许承受轴向力和绕轴向的扭转单元，连接两结点，允许承受轴向力和绕轴向的扭转第33页，共74页。不需性质卡，定义多个不同性质杆单元不需性质卡，定义多个不同性质杆单元CONROD

23、格式格式内 容EID单元标识号(整数 0)。G1，G2单元结点标识号(整数 0，G1G2)。MID材料标识号(整数 0)A杆的面积(实数)J扭转常数(实数)C扭转应力系数(实数)NSM单位长度非结构质量(实数)扭转应力系数扭转应力系数C用于计算扭矩引起的扭转应力用于计算扭矩引起的扭转应力第34页，共74页。杆单元杆单元(CROD)CROD单元同单元同CONROD单元单元CROD有单独的性质卡有单独的性质卡(PROD)定义杆单元有同样性质时，用定义杆单元有同样性质时，用CRODCROD格式格式名 称内 容EID单元标识号(整数 0)PIDPROD的性质识别号(整数 0；缺省值为EID)G1，G2

24、结点标识号(整数0，G1G2)第35页，共74页。CROD单元性质卡单元性质卡PROD格式格式名名 称称内内 容容PID性质标识号性质标识号(整数整数 0)MID材料标识号材料标识号(整数整数 0)A杆的面积杆的面积(实数实数)J扭转常数扭转常数(实数实数)C确定扭转应力的系数确定扭转应力的系数(实数，缺省值实数，缺省值=0.0)NSM单位长度非结构质量单位长度非结构质量(实数实数)第36页，共74页。杆单元杆单元(CTUBE)(CTUBE)CTUBE性质与性质与CROD相同，专用管相同，专用管数据格式如下数据格式如下名名 称称内内 容容EID管单元标识号管单元标识号(整数整数 0)PID管单

25、元性质卡（管单元性质卡（PTUBE）标识号）标识号(整数整数 0)G1，G2管单元结点标识号管单元结点标识号(整数整数 0，G1G2)。第37页，共74页。性质卡性质卡PTUBE格式格式名名 称称内内 容容PID管单元性质卡标识号管单元性质卡标识号(整数整数 0)MID材料卡标识号材料卡标识号(整数整数 0)OD管的外径管的外径(大于零的实数大于零的实数)T管壁厚度管壁厚度(实数，实数，T1/2OD)NSM非结构质量非结构质量(实数实数)。OD2G2结点处的管的外径（实数，或空，专为热传导分析之用）。结点处的管的外径（实数，或空，专为热传导分析之用）。第38页，共74页。简单梁单元简单梁单元(

26、CBAR)CBAR单元特性单元特性 CBARCBAR单单元元可可承承受受拉拉伸伸或或压压缩缩，两两互互相相垂垂直直平平面面内内的的扭扭转转与与弯弯曲曲，及及两两互互相相垂垂直直 平平面面内内的的剪剪切；切；CBAR CBAR单元特征：单元特征：必须是直的、剖面性质不沿长度变化；必须是直的、剖面性质不沿长度变化；剪心和形心吻合剪心和形心吻合(不能用于翘曲梁不能用于翘曲梁)；惯性主轴不需要与单元轴吻合；惯性主轴不需要与单元轴吻合；中性轴可偏离结点中性轴可偏离结点(用于加筋板或格板用于加筋板或格板)铰接标记，允许任意端结点的力或弯矩的释放铰接标记，允许任意端结点的力或弯矩的释放CBARCBAR单元格

27、式单元格式 第39页，共74页。替代格式 名名称称内内容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)PIDPBAR性质卡识别号性质卡识别号(整数整数0或空或空)GA，GB结点号结点号(整数整数0，GAGB)X1，X2，X3起于起于GA的位移坐标系空间的向量分量的位移坐标系空间的向量分量(实数实数)G0用用结结点点G0提提供供位位移移坐坐标标系系定定向向向向量量，方方向向从从GA至至GB(整整数数0，G0GA或或GB)。PA，PB结点结点A、B的铰接标记，用于释放梁元结点自由度的铰接标记，用于释放梁元结点自由度该该自自由由度度按按梁梁元元坐坐标标系系定定义义(由由数数字字16组组成成的的不不超超过

28、过5整整数数，在在该该域域中中，可放从可放从1至至6的任何多至的任何多至5个的唯一整数，不允许插入空格个的唯一整数，不允许插入空格)W1A,W2A,W3AW1B,W2B,W3B分别为在分别为在GA和和GB处偏离向量和在位移坐标系中的分量（实数或空白）。处偏离向量和在位移坐标系中的分量（实数或空白）。第40页，共74页。的方向与梁剖面是任意的，但 通常对准梁的惯性主平面之一。选取(1.0,1.0,0.0)给出如下的：第41页，共74页。梁单元性质梁单元性质(PBAR）名名 称称 内内 容容PID性质卡标识号性质卡标识号(整数整数0)MID材料卡标识号材料卡标识号(整数整数0)A梁剖面面积梁剖面面

29、积(实数实数)I1，I2，I12剖面惯性矩剖面惯性矩(实数，实数，I10.0，I20.0，I1*I20.0)J扭转常数扭转常数(实数实数)NSM单位长度非结构质量单位长度非结构质量(实数实数)K1，K2剪切面积系数剪切面积系数(实数实数)Ci，Di，Ei，Fi应力恢复系数应力恢复系数(实数实数,缺省值为缺省值为0.0)第42页，共74页。剖面形状剖面形状K值值矩形矩形K1=K2=5/6实圆实圆K1=K2=9/10薄壁空心圆薄壁空心圆K1=K2=1/2宽突缘梁：宽突缘梁：次轴次轴主轴主轴应力恢复系数点应力恢复系数点(Ci(Ci，DiDi，EiEi，Fi)Fi)，与，与Y Y、Z Z单元轴坐标有关

30、单元轴坐标有关 第43页，共74页。应力计算点位置（应力计算点位置（CBARAOCBARAO）CBARAOCBARAO卡：定义沿卡：定义沿CBARCBAR单元轴上应力单元轴上应力/内力计算点位置，格式内力计算点位置，格式 或：或：名名 称称 内内 容容EIDCBAR单元的标识号单元的标识号(整数整数0)。SCALESCALE=LE，Xi为为沿沿梁梁长长实实际际距距离离；SCALE=FR，Xi为为实实际际距距离离与梁长之比与梁长之比Xi梁剖面面积梁剖面面积(实数实数)。NPTS应力恢复点个数，不包括端点应力恢复点个数，不包括端点(整数整数0)。第44页，共74页。复杂梁单元复杂梁单元(CBEAM

31、)(CBEAM)CBEAMCBEAM单元具有单元具有CBARCBAR单元的全部功能，还具有：单元的全部功能，还具有：面形质允许沿梁长变化；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；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；考虑锥度对横向剪切刚度的影响；数据格式数据格式第45页，共74页。第二继续卡中第二继续卡中SA和和SB为端点为端点A和和B标量点或结点标标量点或结点标识号，这些点有翘曲自由度（识号，这些点有翘曲自由度（）CBEAM单元性质卡单元性质卡PBEAM格式格式 第46页，共74页。名 称

32、内 容PID性质卡标识号(整数0)。MID材料卡标识号(整数0)。A(A)梁端A剖面的面积(实数)。I1(A),I2(A),I12(A)端A剖面面积惯性矩(实数0.0)。J(A)梁端A剖面扭转常数(实数)。NSM(A)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应力输出选择（BCD）：SO=YES，要求输出继续卡定义X/XBX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)K1，K2对平面1和平面2的剪切刚度（）系数第47页，共74页。S1，S2变剖面梁剪力释放系数（实数）。变剖面梁剪力释放系数（实数）。NSI（A）、）

33、、NSI（B）端点端点A、B处非结构质量惯性矩处非结构质量惯性矩CW（A）、）、CW（B）端点端点A、B翘曲系数翘曲系数端点端点A、B非结构质量重心坐标（非结构质量重心坐标（Y，Z）端点端点A、B中性轴坐标（中性轴坐标（Y，Z）第48页，共74页。第49页，共74页。曲梁元曲梁元(CBEND)CBEND单元是连接两结点的一段园弧单元是连接两结点的一段园弧具有定常曲率半径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具有拉伸刚度、弯曲刚度及横向剪切柔度压力管和弯头是压力管和弯头是CBEND单元的典型应用例子单元的典型应用例子第50页，共74页。CBEND单元的性质卡为单元的性质卡为PBEN

34、D，其格式，其格式替换格式替换格式 第52页，共74页。名名 称称 内内 容容PID该性质卡的标识号该性质卡的标识号(整数整数0)。MID材料卡标识号材料卡标识号(整数整数0)。A剖面面积剖面面积(实数实数)。I1,I2,I12剖面的惯性矩剖面的惯性矩(实数实数0.0)。J扭转常数扭转常数(实数实数)。FSI选择应力或柔性强化因子的标记选择应力或柔性强化因子的标记(1-3的任意整数的任意整数)。r弯管之平均半径弯管之平均半径(内外半径之平均值内外半径之平均值)(实数实数0.0)。t弯管的壁厚弯管的壁厚(实数实数)p压力值（实数）。压力值（实数）。RB梁的曲率半径梁的曲率半径(实数实数)。梁的圆

35、弧中心角梁的圆弧中心角(实数实数)。CiFi应力计算点的应力计算点的Y、Z坐标坐标(实数实数)。K1,K2剪力刚度系数剪力刚度系数(实数实数)。NSM非结构质量非结构质量(实数实数)。RC,ZC单元两端剖面形心与结点单元两端剖面形心与结点GA、GB之偏离向量分量之偏离向量分量(实数实数)，见图，见图6-9。中性轴与形心之径向间距中性轴与形心之径向间距(实数实数)，见图，见图6-9。第53页，共74页。面单元面单元 面单元用于板、壳面单元用于板、壳刚度项存在五个自由度，板法线转动自由度刚度项存在五个自由度，板法线转动自由度“不连接不连接”，必须约束掉，必须约束掉对线性分析，对线性分析，NASTR

36、AN用薄板经典假设用薄板经典假设在在MSC/NASTRAN二维单元库中，存在如下一般的单元：二维单元库中，存在如下一般的单元：l三结点等参三角形单元三结点等参三角形单元CTRIA3；l四结点等参四边形单元四结点等参四边形单元CQUAD4；l六结点等参三角形单元六结点等参三角形单元CTRIA6；l八结点等参四边形单元八结点等参四边形单元CQUAD8；l四结点剪力板单元四结点剪力板单元CSHEAR；l三结点等参平板单元三结点等参平板单元CTRIAR；l四结点等参平板单元四结点等参平板单元CQUADR；用户最常用的是用户最常用的是CQUAD4和和CTRIA3单元单元第54页，共74页。四边形板元四边

37、形板元(CQUAD 4)第55页，共74页。名名 称称内内 容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)。PID性质卡性质卡PSHELL或或PCOMP标识号标识号(缺省值为缺省值为EID)。Gi结点标识号结点标识号(整数整数0)。THETA材料性质定向角材料性质定向角(以度表示，缺省值为以度表示，缺省值为0.0)。MCID材料坐标系标识号。该坐标系材料坐标系标识号。该坐标系X轴是由轴是由MCID坐标系的坐标系的X轴投影到单元面上来确定轴投影到单元面上来确定的的(整数整数0，如果为空白，则，如果为空白，则THETA=0.0)。ZOFFS结点面至单元参考面的偏离结点面至单元参考面的偏离(实数实数)

38、Ti单元结点单元结点G1至至G4处膜厚度处膜厚度(整数整数0.0，或空白，不能全为，或空白，不能全为0)。第56页，共74页。CQUAD4力和力矩力和力矩单位长度的薄膜力；单位长度的薄膜力；单位长度的薄膜剪力；单位长度的薄膜剪力；单位长度弯矩；单位长度弯矩；单位长度扭矩；单位长度扭矩；单位长度横向剪力。单位长度横向剪力。力和力矩在单元形心处计算力和力矩在单元形心处计算 应力在距单元参考面距离为应力在距单元参考面距离为Z1Z1和和Z2Z2处计算处计算 Z1 Z1和和Z2Z2在在PSHELLPSHELL性质卡上定义，性质卡上定义，常为板的常为板的表面，即表面，即Z1Z1，Z2=Z2=厚度厚度/2/

39、2 第57页，共74页。三角形板元三角形板元(CTRIA3)CTRIA3CTRIA3单元常用于网格过渡和填充不规则边界单元常用于网格过渡和填充不规则边界CTRIA3CTRIA3格式格式 G1G2G3TH第58页，共74页。名名 称称内内 容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)。PIDPSHELL或或PCOMP的性质卡标识号的性质卡标识号(整数整数0；缺省值为；缺省值为CID)。Gi单元结点的标识号单元结点的标识号(整数整数0，都是唯一的，都是唯一的)。THETA材料性质定向角，以度表示。材料性质定向角，以度表示。MCID材材料料坐坐标标系系标标识识号号。材材料料坐坐标标系系的的X-轴轴是

40、是由由MCID坐坐标标系系(由由CORD的的定定义义或或基基本本坐坐标标系系定定义义)的的X-轴轴投投影影到到单单元元表表面面面面上上来来确确定定的的(整整数数0，如果为空白，则，如果为空白，则THETA=0.0)。ZOFFS从结点面至单元参考面的偏离从结点面至单元参考面的偏离(实数实数)Ti单单元元结结点点G1、G2和和G3处处的的薄薄膜膜厚厚度度(整整数数0.0，或或空空白白，不不全为零全为零)。力和力矩在单元形心处计算力和力矩在单元形心处计算应力在距单元参考面距离为应力在距单元参考面距离为Z1Z1和和Z2Z2处计算处计算 第59页，共74页。壳单元性质(PSHELL)名名 称称内内 容容

41、PID性质标识号性质标识号(整数整数0)。MID1薄膜材料标识号薄膜材料标识号(整数整数0，或空白，或空白)。T薄膜厚度的缺省值薄膜厚度的缺省值(实数实数)。MID2弯曲板材料标识号弯曲板材料标识号(整数整数-1，或空白，或空白)。弯曲刚度参数弯曲刚度参数(整数整数0.0；缺省值为；缺省值为1.0)。MID3横横向向剪剪切切材材料料标标识识号号(整整数数0，或或空空白白，当当MID20，必必须须为为空白空白)。TS/T横向剪切厚度与膜厚度之比横向剪切厚度与膜厚度之比(实数实数0.0，缺省值为，缺省值为0.833333)。NSM单位面积的非结构质量单位面积的非结构质量(实数实数)。Z1，Z2用用

42、于于应应力力计计算算的的纤纤维维距距离离，正正向向由由在在连连接接卡卡上上列列的的结结点点次次序序和和右手定则来确定右手定则来确定(实数或空白，缺省值实数或空白，缺省值=T/2)。MID4薄膜薄膜-弯曲耦合的材料标识号弯曲耦合的材料标识号(整数整数0，或空白，或空白)。第60页，共74页。CQUID4单元可为膜元、弯曲元以及耦合单元单元可为膜元、弯曲元以及耦合单元膜元，仅填膜元，仅填MID1作为弯曲元，仅填作为弯曲元，仅填MID2例题例题图示一悬臂板，该板长、宽均为图示一悬臂板，该板长、宽均为10英寸，厚度为英寸，厚度为0.15英寸，悬臂端两角点处作用有拉力英寸，悬臂端两角点处作用有拉力300

43、磅，横向载荷磅，横向载荷0.5磅。求板的位移、力和应力磅。求板的位移、力和应力 第61页，共74页。与单元相关模型数据卡与单元相关模型数据卡输出情况控制指令：输出情况控制指令：FORCE=ALLDISP=ALLSTRESS=ALL 第62页，共74页。其它面单元其它面单元 CSHEAR（1）剪剪力力板板元元，仅仅支支持持剪剪力力和和张张力力，用用于于分分析析薄薄加加强强板和壳；板和壳；（2）与杆元一起用于分析薄蒙皮结构与杆元一起用于分析薄蒙皮结构CTRIA6用于曲率区过渡网格。用于曲率区过渡网格。CQUAD8（1）用于分析单曲度壳用于分析单曲度壳(柱面柱面)；（2）CQUAD4对双曲壳比对双曲

44、壳比CQUAD8好好CTRIAR三结点等参三结点等参平板元平板元，与，与CQUADR单元相匹配单元相匹配CQUADR（1）等参等参平板元平板元，无膜，无膜-弯曲的耦合；弯曲的耦合；（2）用于受面内载荷的平面结构用于受面内载荷的平面结构(即薄膜特性即薄膜特性)；（3）与与CQUAD4相相比比，对对畸畸变变和和泊泊桑桑比比的的极极值值较较少少敏敏感。不推荐该单元用于曲面。感。不推荐该单元用于曲面。第63页，共74页。体单元体单元 体单元仅包含平移自由度，不包含转动自由度体单元仅包含平移自由度，不包含转动自由度 六面体单元六面体单元(CHEXA)CHEXA可连接可连接8至至21个结点；个结点；应力应

45、力在单元中心计算在单元中心计算可外推到角结点计算可外推到角结点计算CHEXA单元卡格式单元卡格式 第64页，共74页。名名 称称内内 容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)。PIDPSOLID性质卡的标识号性质卡的标识号(整数整数0)。Gi连接结点标识号连接结点标识号(整数整数0或空白或空白)。CHEXA单单元元坐坐标标系系是是由由R、S、T三三向向量量定定义义，它它们们连连接接该该单单元元相相对对面面的的形形心心R：连连接接G4-G1-G5-G8面和面和G3-G2-G6-G7面形心；面形心；S：连接：连接G1-G2-G6-G5面和面和G4-G3-G7-G8面形心；面形心；T：连接：连接

46、G1-G2-G3-G4面和面和G5-G6-G7-G8面形心。面形心。第65页，共74页。五面体单元五面体单元(CPENTA)CPENTA单元用于由体到板或壳的过渡；单元用于由体到板或壳的过渡；CPENTA有有6到到15个结点个结点(6个角结点，其余为中边结点个角结点，其余为中边结点)；单元应力单元应力()在形心计算，可推到角点处计算在形心计算，可推到角点处计算CPENTA卡格式：卡格式：第66页，共74页。名名 称称内内 容容EID单元识别号单元识别号(整数整数0)。PIDPSOLID性质卡的标识号性质卡的标识号(整数整数0)。Gi连接结点标识号连接结点标识号(整数整数0或空白或空白)。单元坐

47、标系：单元坐标系：原点：位于连接原点：位于连接G1和和G4直线的中点直线的中点Z轴：指向三角形轴：指向三角形G4-G5-G6，定向于两三角面形心连线与中面垂线，定向于两三角面形心连线与中面垂线之间的某处之间的某处X和和Y轴垂直于轴垂直于Z轴轴第67页，共74页。四面体单元四面体单元(CTETRA)不推荐用不推荐用CTETRA单元做连续体的大部分离散单元做连续体的大部分离散单元应力单元应力在形心点计算，可外推到角点计算在形心点计算，可外推到角点计算CTETRA单元数据格式单元数据格式第68页，共74页。体单元性质体单元性质(PSOLID)PSOLID卡定义卡定义CHEXA、CPENTA和和CTE

48、TRA体单元的性质体单元的性质名名 称称内内 容容PID性质卡标识号性质卡标识号(整数整数0)。MID材料卡材料卡MAT1、MAT4、MAT5、MAT9或或MAT10标识号标识号(整数整数0)CORDM材料坐标系标识号材料坐标系标识号(整数整数0)。IN积分网格积分网格(整数，字符，或空白整数，字符，或空白)。STRESS应力输出位置选择应力输出位置选择(整数，字符，或空白整数，字符，或空白)。ISOP积分方案积分方案(整数，字符，或空白整数，字符，或空白)。FCTN流流体体单单元元标标记记(“PFLUID”指指流流体体单单元元，“SMECH”指指结结构构单单元元，缺缺省省=“SMECH”)。

49、第69页，共74页。约束单元约束单元 （1）约束单元又称约束单元又称“刚性单元刚性单元”。用于处理结点。用于处理结点(或标量点或标量点)间各自由度间固定约束间各自由度间固定约束关系关系（2 2）一个约束单元等价于一个或多个多点约束方程；一个约束单元等价于一个或多个多点约束方程；（3 MSC/NASTRAN3 MSC/NASTRAN中，包含的约束单元：中，包含的约束单元：RROD，刚性杆单元，刚性杆单元RBAR，刚性梁单元，刚性梁单元RTRPLT，刚性三角板单元，刚性三角板单元RBE1，1号刚性体单元号刚性体单元RBE2，2号刚性体单元号刚性体单元RBE3，均方加权约束单元，均方加权约束单元RS

50、PLINE，内插约束单元。，内插约束单元。第70页，共74页。刚性梁单元（刚性梁单元（RBAR）刚性梁元把结点刚性梁元把结点1至至6个自由度与另外个自由度与另外6个独立自由度刚性地连接起来个独立自由度刚性地连接起来6个独立自由度必须为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个，并且是完全确定了单元的刚体性质RBAR格式：格式：名名 称称内内 容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)。GA,GB刚性单元两连接结点的标识号刚性单元两连接结点的标识号(整数整数0)。CNA,CNB结结点点GA和和GB在在总总体体坐坐标标系系中中独独力力自自由由度度的的分分量量号号（1至至6整整数数的

51、的任任意意组组合，无中间嵌入空白）。合，无中间嵌入空白）。CMA,CMB在在总总体体坐坐标标系系中中，指指定定的的结结点点GA和和GB的的相相关关自自由由度度分分量量号号(1至至6整整数数的任意组合，无嵌入空白的任意组合，无嵌入空白)。第71页，共74页。刚性体单元（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数据格式数据格式名名 称称内内 容容EID单元识别号单元识别号(整数整数0)。GN

52、结点标识号，其结点标识号，其6个自由度全指定为独立自由度个自由度全指定为独立自由度(整数整数0)。CM结点结点GMi处的相关自由度分量号处的相关自由度分量号(整数整数1至至6)GMi具有相关自由度的结点标识号具有相关自由度的结点标识号(整数整数0)。第72页，共74页。例题例题 加筋板用两加筋板用两CQUAD4单元和一个单元和一个CBAR单元单元(描述筋条描述筋条)来建立模型。来建立模型。两个两个RBE2单元用于将单元用于将CBAR筋条与板单元连接。筋条与板单元连接。第73页，共74页。结点结点7和和8与与CBAR单元相连接，并位于筋条的中性轴上；单元相连接，并位于筋条的中性轴上；RBE2单元把始结点单元把始结点GA的全部的全部6个自由度与它的端结点个自由度与它的端结点GB的自由度相关起来的自由度相关起来GA称为称为“主结点主结点”，它的，它的6个自由度是独立的，个自由度是独立的，GB是是“从结点从结点”，它的，它的6个相个相关自由度分量列在字场关自由度分量列在字场4(CM)中。中。RBE2如下如下第74页，共74页。