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NX Nastran 超单元用户指南 一份翻译资料 (43)  

2012-06-23 07:49:37|  分类: Nastran 超单元 |  标签: |举报 |字号 订阅

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      现在求解固定边界特征值问题。在完不点 13 和 23 约束的情况下求解超单元 5 装配件 (包含代表超单元 1 和 3 的减缩信息)。图 10-5 显示了超单元 5 装配件的特征值汇总表。

1 FILE MULTI1 -MULTI-LEVEL TREE - MAIN BULK DATA ONLY APRIL 29, 2004 NX Nastran 04/29/04 PAGE 54

STATICS SUPERELEMENT 5

0 SUBCASE 51

0 G R I D P O I N T S I N G U L A R I T Y T A B L E

0 POINT TYPE FAILED STIFFNESS OLD USET NEW USET

ID DIRECTION RATIO EXCLUSIVE UNION EXCLUSIVE UNION

3002 G 2 0.00E+00 O O SB S *

3002 G 3 0.00E+00 O O SB S *

3002 G 4 0.00E+00 O O SB S *

3002 G 5 0.00E+00 O O SB S *

3002 G 6 0.00E+00 O O SB S *

3003 G 1 0.00E+00 O O SB S *

3003 G 2 0.00E+00 O O SB S *

3003 G 3 0.00E+00 O O SB S *

3003 G 4 0.00E+00 O O SB S *

3003 G 5 0.00E+00 O O SB S *

3003 G 6 0.00E+00 O O 3 SB S *

1 FILE MULTI1 -MULTI-LEVEL TREE - MAIN BULK DATA ONLY APRIL 29, 2004 NX Nastran 04/29/04 PAGE 55

STATICS SUPERELEMENT 5

0 SUBCASE 51

R E A L E I G E N V A L U E S

MODE EXTRACTION EIGENVALUE RADIANS CYCLES GENERALIZED GENERALIZED

NO. ORDER MASS STIFFNESS

1 1 8.051296E+03 8.972902E+01 1.428082E+01 1.000000E+00 8.051296E+03

2 2 7.056364E+04 2.656382E+02 4.227763E+01 1.000000E+00 7.056364E+04

3 3 4.860203E+05 6.971516E+02 1.109551E+02 1.000000E+00 4.860203E+05

4 4 1.592439E+06 1.261919E+03 2.008406E+02 1.000000E+00 1.592439E+06

5 5 3.413222E+06 1.847491E+03 2.940373E+02 1.000000E+00 3.413222E+06

6 6 6.431554E+06 2.536051E+03 4.036250E+02 1.000000E+00 6.431554E+06

7 7 1.311220E+07 3.621077E+03 5.763123E+02 1.000000E+00 1.311220E+07

图 10-5 超单元 5 装配件特征值汇总表

 

    正如所预料的,节点奇异性表显示节点 3002 的自由度 2-6 和节点 3003 的自由度 1-6 是奇异的,被约束掉。上游超单元 3 存在未使用的 Q 级自由度 (我们计算了 7 个模态,并将它们附着到节点 3001 的 6 个自由度和节点 3002 的自由度 1 上)。对超单元 5 装配件所求出的 7 个模态附着到节点 5001 的 6 个自由度和节点 5002 的自由度 1 上,并传送给残余结构。

    按同样方式处理包含超单元 2,4 和 6 的分支。

    超单元 7 是一个顶部超单元,直接连接到残余结构上,不需要特殊的处理 (除了定义 Q 集自由度)。

    在残余结构上创建装配模型,求解装配模态。下面的特征值表 (图 10-6) 代表超单元 0 的模态。

 

FILE MULTI1 -MULTI-LEVEL TREE - MAIN BULK DATA ONLY APRIL 29, 2004 NX Nastran 04/29/04 PAGE 61

STATICS SUPERELEMENT 0

SUBCASE 1001

R E A L E I G E N V A L U E S

MODE EXTRACTION EIGENVALUE RADIANS CYCLES GENERALIZED GENERALIZED

NO. ORDER MASS STIFFNESS

1 1 1.171680E+03 3.422981E+01 5.447843E+00 1.000000E+00 1.171680E+03

2 2 3.460243E+03 5.882383E+01 9.362103E+00 1.000000E+00 3.460243E+03

3 3 3.992029E+04 1.998006E+02 3.179926E+01 1.000000E+00 3.992029E+04

4 4 6.106046E+04 2.471042E+02 3.932785E+01 1.000000E+00 6.106046E+04

5 5 1.187821E+05 3.446478E+02 5.485241E+01 1.000000E+00 1.187821E+05

6 6 2.309405E+05 4.805627E+02 7.648393E+01 1.000000E+00 2.309405E+05

7 7 2.445625E+05 4.945326E+02 7.870731E+01 1.000000E+00 2.445625E+05

8 8 1.294420E+06 1.137726E+03 1.810747E+02 1.000000E+00 1.294420E+06

9 9 1.471260E+06 1.212955E+03 1.930478E+02 1.000000E+00 1.471260E+06

10 10 2.368725E+06 1.539066E+03 2.449500E+02 1.000000E+00 2.368725E+06

11 11 3.375198E+06 1.837171E+03 2.923949E+02 1.000000E+00 3.375198E+06

12 12 6.109094E+06 2.471658E+03 3.933766E+02 1.000000E+00 6.109094E+06

13 13 6.598576E+06 2.568769E+03 4.088323E+02 1.000000E+00 6.598576E+061 FILE

图 10-6 特征值表

 

    为了比较,求解没有超单元的模型。用以下文件 modesnose.dat 求解没有任何减缩的模型在 500 Hz 以下的模态:

$

$ file - modesnose.dat - normal modes without superelements

$

SOL 103

CEND2001

TITLE = file modesnose - normal modes - no superelements

DISP = ALL

$

METHOD = 101

$

BEGIN BULK

INCLUDE ’model.dat’

$

$ ASSEMBLY MODES

$

EIGRL,101,,500.

ENDDATA

 

    文件 modesnose.dat 的求解结果列于特征值结果表 (图 10-7) 中:

 

FILE MODESNOSE - NORMAL MODES - NO SUPERELEMENTS APRIL 29, 2004 NX Nastran 04/29/04 PAGE 12

R E A L E I G E N V A L U E S

MODE EXTRACTION EIGENVALUE RADIANS CYCLES GENERALIZED GENERALIZED

NO. ORDER MASS STIFFNESS

1 1 1.171679E+03 3.422980E+01 5.447843E+00 1.000000E+00 1.171679E+03

2 2 3.460238E+03 5.882379E+01 9.362097E+00 1.000000E+00 3.460238E+03

3 3 3.991923E+04 1.997980E+02 3.179883E+01 1.000000E+00 3.991923E+04

4 4 6.105859E+04 2.471004E+02 3.932724E+01 1.000000E+00 6.105859E+04

5 5 1.187518E+05 3.446039E+02 5.484541E+01 1.000000E+00 1.187518E+05

6 6 2.308826E+05 4.805024E+02 7.647433E+01 1.000000E+00 2.308826E+05

7 7 2.439876E+05 4.939510E+02 7.861474E+01 1.000000E+00 2.439876E+05

8 8 1.288677E+06 1.135199E+03 1.806726E+02 1.000000E+00 1.288677E+06

9 9 1.448988E+06 1.203739E+03 1.915810E+02 1.000000E+00 1.448988E+06

10 10 2.361866E+06 1.536836E+03 2.445951E+02 1.000000E+00 2.361866E+06

11 11 3.354231E+06 1.831456E+03 2.914853E+02 1.000000E+00 3.354231E+06

12 12 6.061911E+06 2.462095E+03 3.918545E+02 1.000000E+00 6.061911E+06

13 13 6.555227E+06 2.560318E+03 4.074872E+02 1.000000E+00 6.555227E+06

14 14 9.844424E+06 3.137583E+03 4.993618E+02 1.000000E+00 9.844424E+06

图 10-7 没有超单元的特征值结果

 

    第 13 阶频率的差别为 0.33% ,说明 CMS 性能很好。注意:第 14 阶频率为 499.36 Hz,而多级超单元的结果中未显示,这是由于求解时的圆整 (截断) 误差。如果我们扩展频率范围到 500.0 Hz 以外,这一模态也会出现。同样注意:完美的结果是难以预测的 (如果不是不可能的),因此,总是需要用其它的减缩方法 (例如,增加部件模态)、全模型计算或试验来检验计算结果。

    通常,在 CMS 中,求解的部件模态至少应是感兴趣的频率范围的 1.5 倍。遵从这一规则,对超单元 5 执行 CMS 时,频率范围至少应为 750 Hz,而不是本例中的 600.0 Hz。但对于寻求 500 Hz 以下的第 14 阶模态它也许已经够了。注意:推荐部件模态至少是感兴趣的频率范围的 1.5 倍并不保证精度,也没有理论基础,它只是普遍的实际经验。

     作者注:如果多级模型包含 PARTs,用 SETREE 或 DTI,SETREE 卡定义处理树是强制性的。

 

存在 PARTs 超单元时多级动力减缩的模型数据卡

    正如第 7 章 “多级超单元分析” 中提到的,如果模型中包含 PARTs,NX Nastran 自动将按单级模型处理,除非同时存在 SETREE 或 DTI,SETREE 卡。因此,与只有主模型数据的情况不同,一个使用 PARTs 的模型需要定义多级树才能进行多级处理。

    存在 PARTs 时,只能用标量点 (SPOINTs) 或 SENQSET 定义超单元的 Q 集自由度。除非用户要求程序将这些模态耦合到下游超单元中,否则程序直接将它们传送给残余结果而不与任何下游超单元模态耦合。虽然不完全一样,这一方法类似于 CMS 的 Benfield-Hruda 方法。

    个人意见,采用这一默认的方法 (将模态直接传送给残余结构,而在装配部件中不包含这些模态) 不如将一个超单元的模态耦合到其下游超单元的方法 (包含超单元模态对装配部件的影响) 精确。采用现代技术,总可以创建出相应的例子,说明某种方法比其它方法好得多。但是 (还是个人意见),将上游超单元耦合到装配部件模态中比起只有少量自由度的残余结构一般能提供较高的精度。

    为防止程序自动将超单元的模态直接传送给残余结构,必须手工将代表这些模态的自由度放入要包含这些模态的下游超单元中。因此,必须定义额外的 SPOINTs,作为下游超单元的内部自由度,并使用 SECONCT 卡指示程序将上游超单元的相关模态附着到这些自由度上。只要模型中包含了一个 PART,如果用户希望获得装配部件的模态,就必须对主模型数据超单元和 PARTs 重复这一处理过程。

    注意:任何用 SENQSET 卡定义的 Q 集自由度自动属于残余结构。在求最后 (残余结构) 解之前,这些自由度不能组合到下游超单元的装配件中。

    以下输入数据演示了如何将上游超单元的模态耦合到下游超单元。假定在超单元树中,超单元 1 位于超单元 3 之上。先对超单元 1 执行 CMS,但在处理超单元 3 时要求得到装配件的模态;即,要观察超单元 1 和 3 的装配件的行为。以下输入可以完成这一任务:

 

SOL 103

CEND

TITLE = ASSEMBLY MODES

DISP(PLOT)=ALL

$

SUBCASE 1

LABEL = CMS OF SUPERELEMENT 1

SUPER = 1

METHOD = 100

$

SUBCASE 2

LABEL = ASSEMBLY MODES OF SE 1 AND 3

SUPER = 3

METHOD = 101

.

.

.BEGIN BULK

$

$ MAIN BULK DATA SECTION

$

$ ENTRIES TO “COUPLE” MODES FROM SUPERELEMENT 1 INTO ASSEMBLY SE 3

$

SETREE,3,1 $ place SE 1 above SE 3 in tree

$

$ “CONNECT” UPSTREAM MODES TO DOF INTERIOR TO SE 3

$

SECONCT,1,3

,1001,11001,1002,11002,1003,11003,1004,11004

,1005,11005,1006,11006,1007,11007,1008,11008

,1009,11009,1010,11010,1011,11011,1012,11012

$

.

.

BEGIN SUPER=1

$

$ DEFINE Q-SET FOR SE 1

$

SPOINT,1001,THRU,1012

QSET1,0,1001,THRU,1012

EIGRL,100,....

.

.

BEGIN SUPER=3

$

$ DEFINE DOF TO ATTACH UPSTREAM MODES TO

$

SPOINT,11001,THRU,11012

$

$ DEFINE Q-SET FOR “ASSEMBLY” SE 3

$

SPOINT,3001,THRU,3015

QSET1,0,3001,THRU,3015

EIGRL,101,.....

.

ENDDATA

 

    上面输入中的情况控制无需说明。其中要求对超单元 1 和 3 执行 CMS。在超单元 1 的分区模型数据段,定义了标量点 1001 到 1012。这些标量点用作代表由 EIGRL 100 (也在这一段中) 算出的部件模态的自由度。超单元 1 处理结束后,继续沿着处理树的这一分支,开始处理超单元 3,它是一个装配体。在超单元 3 的分区模型数据中,不仅定义了用来表示装配体机模态的标量点 3001 到 3015,还定义了 标量点 11001 到 11012,用来连接来自超单元 1 的模态。

 

    注解:因为各分区模型数据段是分别处理的,对标量点可以使用与上游超单元相同的编号,但仍要求用 SECONCT 卡来附着模态。上游超单元的模态通过主模型数据段中的 SECONCT 卡附着到这些自由度上。这些卡指示程序将表示超单元 1 的模态的自由度连接到为超单元 3 定义的新的内部自由度上。

 

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