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NX Nastran 超单元用户指南 一份翻译资料 (9)  

2012-01-01 08:56:12|  分类: Nastran 超单元 |  标签: |举报 |字号 订阅

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模型数据分割的例子

本例使用在第一章 “介绍和基础” 中提供的例题的模型和数据文件:

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                                                          图 2.2 划分为超单元和残余结构的例题模型

  

图 2-2 显示了划分为超单元的模型。所显示的节点是属于残余结构的节点。其余节点分别属于不同的超单元。残余结构的这些节点分别是一个或多个超单元的外部点。残余结构只包含各超单元的减缩矩阵,以及没有分配给其他超单元的所有单元。本模型的残余结构只包含一个 QUAD4 单元 – 单元 5,它没有被分配给其他超单元。

这个模型的形式就是我们所说的单级超单元,可以用后面图 2-6 形式的超单元树来显示。

在这一类模型中,所有超单元的外部点都是残余结构的内部点。这样,所有超单元都直接附着在残余结构上。如果任何超单元的外部点是其他超单元的内部点,该模型就属于多级超单元树,将在后面讨论 (第 7 章“多级超单元分析”)。

本例题中 SESET 卡的定义部分如下:

    $ FILE SESET.DAT

    $

    $ DEFINE S.E. MEMBERSHIP OF GRID POINTS

    $ FOR SINGLE-LEVEL SUPERELEMEMT

    $ SAMPLE PROBLEM

    $

    SESET,1,33,34,37,38

    SESET,1,45,THRU,50

    SESET,1,57,THRU,62

    SESET,1,69,THRU,74

    SESET,1,81,THRU,86

    SESET,1,93,THRU,98

    $

    SESET,2,39,40,43,44

    SESET,2,51,THRU,56

    SESET,2,63,THRU,68

    SESET,2,75,THRU,80

    SESET,2,87,THRU,92

    SESET,2,99,THRU,104

    $

    SESET,3,29,30

    $

    SESET,4,31,32

    $

    SESET,5,21,22

    SESET,5,9,THRU,12

    $

    SESET,6,25,26

    SESET,6,15,THRU,18

    $

    SESET,7,1,THRU,8

    $

          

现在看一下超单元 1 的数据是如何划分的。

NX Nastran 做的第一件事是基于用户提供的 SESET 和 GRID 定义卡对要分割的模型数据进行分类。通过这一操作,程序将节点 33, 34, 37, 38, 45 到 50, 57 到 62, 69 到 74, 81 到 86,以及 93 到 98 放到用于超单元 1 的单独区域。下一步是将与这些节点相连的所有单元从主模型数据中移到超单元 1 的区域。这些单元 (单元 18 到 42) 是超单元 1 的内部单元。然后程序查找与这些单元相连但不是超单元 1 内部节点的所有节点,并将它们拷贝到超单元 1 的区域。这些节点 (35 和 36) 是超单元 1 的外部节点。也对 PSHELL 和 MAT1 卡进行拷贝。这些卡是说明超单元 1 的单独的数据集,使得超单元 1 可以单独处理。由于输入数据中没有 SPC, MPC 或载荷卡,这里暂不显示这部分卡片。如果存在这些卡,将会把对超单元 1 是唯一的部分移动到超单元 1 的区域,而共享的信息将拷贝到超单元 1 中 (见第 4 章 “静力分析中的载荷、约束和情况控制” 中关于这一处理的说明)。

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图 2-4 显示了超单元 1 的模型,外部节点以 x 做为标记。处理时,NX Nastran 将超单元 1 的有限元模型用一组从相邻结构看到的,表示超单元 1 的质量、刚度和阻尼特性的减缩矩阵来表示。后面章节中将以与图 2-5 类似的方式显示这一处理过程。

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在图 2-5 中显示了外部点,超单元 1 用一个含有超单元编号的圆来表示,它与外部点相连接。

单元 18 到 42 是超单元 1 的内部单元。单元 19、20 和 21 同时连接到超单元 1 和残余结构,因此是分支单元。如前所述,这些单元分配给上游的超单元,即超单元 1。

    如果用一个 CBAR 单元连接节点 35 和 36,它将是一个边界单元 (即两个节点都是超单元 1 的外部节点)。这个 CBAR 单元默认将属于残余结构。但是也可以使用 SEELT 卡将这个 CBAR 单元放到超单元 1 中。例如,如果存在如下 CBAR 单元:

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  将会出现一个 FATAL 错 (因为节点 71 用于定位),除非将这个 CBAR 单元分配给超单元 1,为此,使用如下 SEELT 卡: 

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出现这个错误的原因是:NX Nastran 在将单元分配给超单元时,只考虑单元的连接节点 (不考虑方向节点)。由于 CBAR 1000 连接到节点 35 和 36,且这两个节点都属于残余结构,因而将这个 CBAR 单元分配给残余结构。如果没有 SEELT 卡,在处理残余结构时将会出现一个 FATAL 错误。因为在处理单元 1000 时,程序将在残余结构中查找节点 71 的信息,但找不到 – 节点 71 在超单元 1 中。

防止出现这一问题的办法是使用 SEELT 卡。将 CBAR 1000 分配给超单元 1,其中有处理这一单元所需的全部信息,因而不再有问题。用户也可以使用残余结构中的节点 19 来替代节点 71。

 

超单元映射 (MAP) - SEMAP

在使用超单元求解时,NX Nastran 会输出一个对模型进行节点和单元分块的综合信息。这一输出称为超单元映射 (SEMAP)。SEMAP 输出包括所有超单元的内部和外部节点以及单元的列表。此外,还包括各超单元的处理顺序以及处理每个超单元所需的 CPU 时间和盘空间的估计。

默认对所有使用超单元的问题进行 SEMAP 输出。如果不要求 SEMAP 输出,可以在模型数据段加入:PARAM,SEMAPPRT,-1 语句

    原作者注:SEMAP 是超单元求解的路标,给出了超单元的组成和处理顺序。

 

超单元映射输出的内容

超单元定义表

SEMAP 输出的第一项是表 2-1 所示的超单元定义表。这个表的内容包括所定义的超单元的处理顺序和超单元树。对本例题的超单元定义表见下表 2-1: 

        SUPERELEMENT DEFINITION TABLE

        (SORTED BY SEID)

        INDEX   SUPERELEMENT   PROCESS ORDER   DOWNSTREAM SE   SUPERELEMENT TYPE

        0         0               8              0           RESIDUAL STRUCTURE

        1         1               1              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        2         2               2              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        3         3               3              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        4         4               4              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        5         5               5              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        6         6               6              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        7         7               7              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        SUPERELEMENT DEFINITION TABLE

        (SORTED BY PROCESS ORDER)

        INDEX   SUPERELEMENT   PROCESS ORDER   DOWNSTREAM SE   SUPERELEMENT TYPE

        1         1               1              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        2         2               2              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        3         3               3              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        4         4               4              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        5         5               5              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        6         6               6              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        7         7               7              0          PRIMARY SUPERELEMENT

        0         0               8              0           RESIDUAL STRUCTURE

        TABLE OF DOWNSTREAM CONNECTIONS FOR EACH SUPERELEMENT

        INDEX SE ID ID-S OF DOWNSTREAM CONNECTIONS IN DOWNSTREAM ORDER

        1     1      0

        2     2      0

        3     3      0

        4     4      0

        5     5      0

        6     6      0

        7     7      0

        S U P E R E L E M E N T T R E E

        ( NO. LEVELS = 1 NO. TIPS = 7 * = PROCESS ORDER )

        TIP                  L E V E L N U M B E R

        INDEX

        -1-

        1                          1

                                  1*

        2                          2

                                  2*

        3                          3

                                  3*

        4                          4

                                  4*

        5                          5

                                  5*

        6                          6

                                  6*

        7                          7

                                  7*

                表 2-1 本例题的超单元定义表

 

超单元定义表输出两次,第一次按照超单元的序号排列,第二次按照程序的处理顺序排列。表中还给出了个超单元的下游超单元 (同样,它主要用于第 7 章的 “多级超单元分析”)。对于本模型,是一个单级超单元,所有超单元都以残余结构 (SEID=0) 作为下游超单元。

最右边的一列为每个超单元的类型说明。

本例中,所有的超单元都是原始 (primary) 超单元,一维着每个超单元都有自己位移的模型数据。其他超单元类型是:

同一的 (identical) 和镜像的 (mirror) 映像,以及外部超单元。

下一组信息是每个超单元的下游超单元连接表。在确定多级超单元配置时,这个表是有用的。对于如上所示的单级超单元,这个表只用来确认已知的状态。

    下一部分是超单元树。以类似树的方式表示各超单元的处理顺序。对于单级超单元树,只是重复已知的处理顺序;但是,对于多级超单元树,这一顺序不仅对初始处理很重要,而且对重启动也很重要,因为它显示了当模型变化时应该遵循的处理路径。好比爬树,从一个枝杈 (被修改的超单元) 是如何下来的 (处理超单元及恢复数据的顺序)。图 2-6 帮助解释了这些输出数据并显示了一个示意图。

    在超单元树中,序号右侧为超单元的识别号 (SEID),其下面为该超单元的处理顺序。同样,由于本例是个简单问题,处理顺序与超单元编号相同;对于复杂情况,通常不是这样。

                      NX Nastran 超单元用户指南 一份翻译资料 (9) - htbbzzg - htbbzzg的博客
 

图 2-6 以更方便的形式显示了超单元树。以这种形式,可以看到每个超单元有自己的分支以及自己的路径。

    每个超单元都只附着在残余结构 (SEID = 0) 上,并可以与其他超单元无关的独立处理,以这种方式定义的模型就是熟知的单级超单元树。处理时,可以按照超单元树显示的顺序,也可以直接从每个超单元到残余结构,只要在处理残余结构 (装配) 之前先处理所有超单元即可。对问题求解后,沿着超单元树向上处理进行数据回复,即在得到残余结构的结果以后,对于本例题,可以按任何顺序对超单元进行数据恢复。但是,对于多级超单元,必需遵循超单元处理路径 (逆向) 才能得到所需超单元的结果 (见第 7 章 “多级超单元分析”)。

 

 

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