nastran动力学模型输入

nastran动力学模型输入

2.1 Nastran 输入文件结构

1）FMS和NASTRAN 语句—文件管理与系统资源分配

2）执行控制（求解类型、时间容许、系统诊断）

CEND界定符（必须）

3）情况控制（输出要求、选择模型数据集项目）

BEGIN BULK界定符（必须）

4）数据模型

Bulk Data S—结构模型定义，求解条件参数

ENDDATA –定界符号（必须）

2.2 Nastran 数据卡片格式

（1）固定格式

如：GRID^^^^2^^^^^^^3^^^^^^^1.0^^^^^-2.0^^^^3.0^^^^^^^^^^^^^316（2）自由格式

如：GRID,2,3,1.0,-2.0,3.0,,316

（3）重复输入

如： GRID,1,,0.,0.,0.,,126

=, *(5),=,=,*(1.),==

=(3)

这里‘=’表示与上卡片相同字段相同，‘*（b）‘表上卡片的值增加b,’=（n）’表示重复次数。因此等同于

注意：重复输入采用自由格式

2.3有限元分析

（1）

现实世界不完全由单自由度系统组成 （2）

有限元用于模拟复杂系统和结构的质量、阻尼、刚度 （3）

自由度是独立的坐标，它描述结构在任何时刻的运动，与系统基本坐标系无关 （4）

用离散结点模拟连续结构 （5） 每结点由6个自由度，3个沿X,Y,Z 方向的平动，3个绕X,Y,Z 方向的转动

2.4 Nastran 常用单元

每个单元名前字母C 代表“connection ”。

■ 弹簧元（性质象简单拉伸或扭转弹簧）

两自由度弹簧单元：CELASi （2） （I=1,2,3,4）

多至6自由度频变弹簧/阻尼器单元：CBUSH （6）

■ 线单元（它们的性质象杆、棒或梁）

杆元： CROD （4），CONROD （4）

直梁元：CBAR （12），CBEAM （14）

曲梁元：CBEND （12）

■ 面单元（它们的性质象膜或薄板）

三结点三角形板元：CTRIA 3（15）

六结点三角形板元：CTRIA 6（30）

四结点四边形板元：CQUAD 4（20）

八结点四边形板元：CQUAD 8（40）

四结点剪力板元：CSHEAR （8）

■ 体单元（它们的性质象块料或厚板材）

CELAS1～

4

■ 约束元（无限刚硬，称为刚性元，在数学模型中不引起数值困难）

刚性杆：RROD

刚性梁：RBAR

刚性三角板：RTRPLT

刚性体：RBE 1，RBE 2

均方加权约束元：RBE 3

内插约束元：

RSPLINE

四面体元CTETRA （12-30）

五面体元CPENTA （18-45）

六面体元 CHEXA （24-80）

2.5 耦合质量与集中质量

2.5.1 概述

（1）耦合质量比集中质量更精确

（2）集中质量比耦合质量计算效率更高

（3）Nastran中缺损为集中质量，用如下语句选择耦合质量矩阵

PARAM, COUPMASS, 1

（4）可用集中质量和耦合质量的单元有

（5）仅能用集中质量的单元有

（6）仅能用耦合质量的单元有

（7）集中质量矩阵仅包含对角元素，因此仅有平动分量，而无转动分量

（8）耦合质量矩阵包含非对角元素，因此对象BAR（即使无扭转）, BEAM,BEAND单元既仅有平动分量，又有转动分量

（9）例子：杆单元质量矩阵

a)刚度矩阵

b)经典一致质量矩阵

c)经典Nastran集中质量矩阵

d)Nastran耦合质量矩阵

其平动项描述集中质量（经典一致质量）的平均，用于BAR和ROD单元时效果最好（10）Nastran耦合质量矩阵的检验

考虑图示杆

精确的1/4波固有频率为

使用集中质量矩阵的相应频率

使用经典一致质量矩阵的相应频率

使用Nastran耦合质量矩阵的相应频率

2.5.2 质量单位

（1）MSC/NASTRAN 默认为用户的单位一致

（2）可以用重量单位，但是应该使用PARAM,WTMASS.将其转化为质量单位

（3）质量、重量转换关系为

（4）PARAM,WTMASS执行转化操作（1/G）,缺损为1.0

如：

（5）一但每次运行使用了PARAM,WTMASS ，所有输入的质量/重量都乘以该因子(包括MASSi, CONMi和输入的非结构质量)。请不要混合输入。

2.5.2 质量的输入

（1）质量密度

MATi卡片

（2）标量质量

（3）结点质量

（4）非结构质量

在单元性质卡中输入的质量与单元的几何性质不相关联。对线单元输入mass/length，对2D几何单元输入mass/area

5）CONM2卡片

a)定义结点的集中质量

b)X1,X2,X3为节点到质量中心的偏移。

c)质量对坐标系的惯性矩阵为