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NX Nastran 超单元用户指南 一份翻译资料 (15)  

2012-01-30 08:20:52|  分类: Nastran 超单元 |  标签: |举报 |字号 订阅

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第 5 章  使用超单元的惯性释放分析

       ■   介绍

■   惯性释放的概念

■   使用超单元的惯性释放的用户界面

■   使用超单元的惯性释放的例子

   

5.1   介绍

惯性释放是静力分析的一个子集。惯性释放通常用于求解不稳定 (约束不足)模型的解。即,如果一个结构可能有机构或刚体运动,使用常规的方法将无法进行静力分析。惯性释放提供了一种求解包含机构或刚体运动问题的方法。

有关惯性释放的进一步说明和理论讨论可以参考以下文献:

    * “Inertia Relief in Linear Static Analysis” on page 557 of the NX Nastran User’s Guide

    * “Solution Sequences” on page 291 of the NX Nastran User’s Guide

 

5.2   惯性释放的概念

在使用惯性释放时,需要对一个处于平衡载荷作用下的不稳定结构得到静力的解,例如匀速飞行中的飞机、行驶中的汽车、轨道上的飞船,等。这类结构都是无约束的,可以有刚体运动,因此不能用常规的静力分析进行求解。在惯性释放的情况,结构在外力和惯性载荷作用下处于静力平衡的状态。

使用惯性释放时,程序将计算所有外载荷之和以及相对参考自由度的质量特性,然后计算使结构处于平衡状态所需的惯性载荷。程序在模型上同时施加静力载荷和这些加速度,使模型处于平衡状态;并需要在模型上添加一组约束以防止刚体或机构运动。然后程序对参考自由度施加约束并进行求解以完成这一任务。如果结构有刚体运动或机构,而参考自由度可以防止这些,由于外力与惯性载荷处于静力平衡状态,在参考自由度上的反力应该为零。

在求解序列 SOL 1 中执行惯性释放是常规的,允许任意数量的刚体运动和机构机器组合。

在求解序列 SOL 101 (超单元) 中有所不同。最多可以指定 6 个参考自由度。目的是允许求解无约束 (或允许刚体运动) 的结构,而不是机构。在超单元级,SOL 101 计算附加的载荷 (非情况控制段指定的载荷),每个附加载荷对应超单元质量相对参考点的一个单位加速度  (PARAM,GRDPNT)。求解惯性释放问题的过程请见 NX Nastran User’s Guide 中,291 页上的“Solution Sequences”。

 

5.3   使用超单元的惯性释放的界面

在 SOL 101 中,使用 SUPORT 卡和 PARAM,INREL,-1 来调用惯性释放功能。如果使用了 SUPORT 卡而 PARAM,INREL 未设置为 -1,程序将对参考 (SUPORT) 自由度进行约束, 然后执行静力求解,但不计算使结构平衡所需的加速度载荷。

如果在执行惯性释放的问题中使用了 PARAM,GRDPNT 命令,必须指定为对是所有超单元,而且在所有超单元上参考节点的位置必须相同。

一个附加的模型数据卡 - DMIG,UACCEL,可以让用户指定加速度值以代替平衡计算使用的加速度。如果使用了这个卡,必须指定施加加速度的参考点 (这个点必须用 SUPORT 卡定义),还必须指定该加速度将施加到各个子情况中。

SUPORT 卡、PARAM,INREL,-1、以及 DMIG UACCEL 卡必须位于主模型数据段,且必须指向残余结构中的节点。

如果在惯性释放中使用了零件, 必须出现在每个零件和主模型数据中。

PARAM,GRDPNT 可以用来在计算加速度时提供对质量属性求和的位置,但是如果使用了 PARAM,GRDPNT,应该指定时对所有的超单元,且所有超单元的参考点应该在同一位置。如果 GRDPNT 指定了一个不在超单元上的参考点,程序将会发布致命错误信息 9006 并终止。

 

5.4   使用超单元的惯性释放的例子

仍使用双头苍蝇拍的例子,施加三种静力载荷,如第一章 “介绍和基础” 中的说明。由于本问题的目的是演示惯性释放,将移除节点 1 和 2 上的约束及所有绕 Z 轴转动为零的约束,使分析模型成为自由的。使用 PARAM,K6ROT 添加板壳单元的面内转动刚度,以便能将一个节点定义为 SUPORT 点。选择节点 13 (其位于残余结构中,靠近质量重心的地方) 作为参考点。此模型将按照三种不同方法进行分析:

1. 没有超单元 (作为对照)

2. 使用 PARTs

3. 只使用主模型数据超单元

所包括的文件在附属的光盘上。所有三个模型得到相同的结果。从文件 inrel2.f06 中选择的结果列在输入文件之后。注意:必须对每一个超单元指定 PARAM,INREL,-1;因此,在使用零件的模型中,必须在每个零件的模型数据中使用 PARTs, PARAM,INREL,-1。

 

表 5-1   输入文件 inrel1.dat

      $ file - inrel1.dat

      $

      $ inertial relief - without using superelements

      $

      $ inertia relief - note PARAM,INREL,-1

      $ GRDSET removed and K6ROT is set in case control

      $ constraints removed on grids 1 & 2

      $

      $ ----------------------------------------------------------------

      SOL 101

      TIME 15

      CEND

      TITLE = File inrel1.dat - inertia relief using main bulk data

      SUBTITLE = reference point is point 13

      DISP = ALL

      stress = all

      PARAM,K6ROT,1000.

      SUBCASE 101

      LABEL = PRESSURE LOAD

      LOAD = 101

      $

      SUBCASE 201

      LABEL = 2# NORMAL LOADS

      LOAD = 201

      $

      SUBCASE 301

      LABEL = OPPOSING LOADS

      LOAD = 301

      $

      $ plot requests

      $

      output(plot)

      $

      set 1 = all

      axes z,x,y

      view 0.,0.,0.

      ptitle = full structure

      find scale, origin 1, set 1

      plot set 1 origin 1 label both

      $

      $ deformed plots

      $

      ptitle = non-superelement model

      find scale, origin 1, set 1

      plot static deformation set 1 origin 1 label both

      $

      BEGIN BULK

      $

      $ unique entries for inertia relief

      $

      SUPORT,13,123456

      PARAM,INREL,-1

      $

      param,post,-1

      $

      include ’modeli.dat’

      include ’load1.dat’

      $

      Enddata

       

表 5-2   输入文件 inrel2.dat

      $ file - inrel2.dat

      $

      $ all 7 s.e. brought in using begin super

      $ duplicate boundary grids id

      $ each s.e. contains its own property description with the same id

      $ condensed subcase setup

      $

      $ inertia relief - note PARAM,INREL,-1 is in all partitioned Bulk Data

      sections

      $ include files have GRDSET removed and K6ROT is set in Case Control

      $ constraints removed on grids 1 & 2

      $

      $ ----------------------------------------------------------------

      $

      SOL 101

      TIME 15

      CEND

      TITLE = File inrel2.dat - inertia relief using PARTs

      SUBTITLE = reference point is point 13 in residual

      DISP = ALL

      stress = all

      SET 999 = 0,1,2,3,4,5,6,7

      SUPER = 999 $ ALL CASE CONTROL IS FOR ALL SUPERELEMENTS

      PARAM,K6ROT,1000.

      SUBCASE 101

      LABEL = PRESSURE LOAD

      LOAD = 101

      $

      SUBCASE 201

      LABEL = 2# NORMAL LOADS

      LOAD = 201

      $

      SUBCASE 301

      LABEL = OPPOSING LOADS

      LOAD = 301

      $

      include ’plot.blk’

      $

      BEGIN BULK

      $

      $ unique entries for inertia relief

      $

      SUPORT,13,123456

      PARAM,INREL,-1

      $

      param,post,-1

      $

      $

      CQUAD4 5 1 13 14 24 23

      $

      GRID 13 -.4 3.6 0.

      GRID 14 .4 3.6 0.

      GRID 23 -.4 4.4 0.

      GRID 24 .4 4.4 0.

      $

      include ’prop1.blk’

      $

      begin super=1

      $

      PARAM,INREL,-1

      include ’loadse1.blk’

      include ’prop1.blk’

      include ’se1i.blk’

      $

      begin super=2

      $

      PARAM,INREL,-1

      include ’loadse2.blk’

      include ’prop1.blk’

      include ’se2i.blk’

      $

      begin super=3

      $

      PARAM,INREL,-1

      include ’prop1.blk’

      include ’se3i.blk’

      $

      begin super=4

      $

      PARAM,INREL,-1

      include ’prop1.blk’

      include ’se4i.blk’

      $

      begin super=5

      $

      PARAM,INREL,-1

      include ’prop1.blk’

      include ’se5i.blk’

      $

      begin super=6

      $

      PARAM,INREL,-1

      include ’prop1.blk’

      include ’se6i.blk’

      $

      begin super=7

      $

      PARAM,INREL,-1

      include ’prop1.blk’

      include ’se7i.blk’

      $

      Enddata

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