Patran基础教程11_单元属性

PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-11
用 BAR 单元划分网格举例
● 构建一个 64” x 64” 加筋板 ● 用 quad4 单元划分曲面 ● 以 Bar2 单元划分面的边 ● 用事先定义好的T截面定义
● Select the Finite Elements Applications ● ●
●
● ●
button. Set Action/Object/Type to Create/Mesh/Curve. Select Bar2 Topology. Select edges Surface 1.1 1.3 2.3 3.3 4.3 for Curve List. Enter 0.1 for Global Edge Length. Apply.
S11-8
梁单元属性定义例子, Nastran
● 定义材料属性 ● 输入物理属性参数 ● 应用属性到模型 (如 面6的
X Z Y
第二个边)
Beam [截面库的名称] 选了材料 “Aluminum” 通过矢量定义梁(横截面) 方 向; < v1 v2 v3 Coord m > 在Patran总体坐标系的Y方 向上梁截面有–1.5的偏置< v1 v2 v3 Coord n > 梁一端释放的自由度 (局部 坐标系) 在这里调用梁截面库计算A, I11, I22 和 J. 否则, 需要手 工输入 A, I11, I22 和 J。
S11-18
案例学习: 用 QUADS 和 BARS划分网格
● 对Bar2单元创建梁单元特性
● Select the Properties
Applications button. ● Set Action/Object/Type to Create/1D/Beam. ● Enter Tee for Property Set Name. ● Click Input Properties…
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-5
物理属性输入窗口 (续)
● 如果有可以使用的场存在，可以
选择场。如为Thickness选择场 thickness2
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-15
案例学习: 用 QUADS 和 BARS划分网格
● 模型如下所示
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-16
案例学习: 用 QUADS 和 BARS划分网格
● 用Bar2类型的单元划分曲面的边界。
●
● ● ●
Create/Isotropic/Manual Input. Enter Steel for Material Name. Click Input Properties. 输入Elastic Modulus 和 Poisson ratio OK. Apply.
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
梁的属性
Z Y X
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-12
显示梁的截面
● 梁截面和偏移可以使用菜单Display/Load/BC/Elem.
Props…显示，在Beam Display 下选择：例如, 3D:FullSpan+Offsets
Z, n1
X Patran global CS
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
Patran global CS
* 该平面的法向量 Coordinate system for beam is t, n1, n2
Geometric entities FEM entities
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-4
物理属性输入窗口
● 数据模板是和求解器,单元类型和配置向关
联的 ● 点击Material Prop Name图标,从 Select Existing Material 窗口中选择列出的材料
S11-3
创建单元属性
● 首先, 若有必要先选择求解器类型
Preferences/Analysis ● 选择单元维数
● 0-D (Mass, Spring) ● 1-D (Beam) ● 2-D (Shell, 2D Solid)
● 3-D (Solid)
● 指定名称 (最多31个字符) ● 选择单元选项 ● 在 Input Properties 窗口中输入属性 ● 和LBCs一样，选择应用区域
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-14
案例学习: 用 QUADS 和 BARS划分网格
● 用IsoMesh划分曲面
● Select the Finite Elements Applications ● ● ● ● ●
button. Set Action/Object/Type to Create/Mesh/Surface. Select the IsoMesh Mesher. Select Surface 1:4 for Surface List. Enter 4.0 for Global Edge Length. Apply.
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-17
案例学习: 用 QUADS 和 BARS划分网格
● 创建“T”型截面梁的材料。
● Select Material Applications button. ● Set Action/Object/Method to ●
Plane1
ABAQUS
Y
I2 J
PATRAN Definition of XY Plane*
1” J
I1
Node 2 I2 Xe 2” Node 1 1” Z Y Coordinate system for beam is Xe, Ye, Ze X
S11-10
I1
E
Vector <1 0 0>
Ze n2 Z Y
● 曲面收缩显示，边界就显示出来。
● Click on Display in the main menu ● Select Geometry… ● 使用几何收缩显示的滑移条略微作一些收缩显
示
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-9
BEAM ELEMENT ORIENTATION
MSC.Nastran
PATRAN Bar Orientation Ye Vector <0 0 1> C D Node 2 X, t F 2” Node 1
第 11部分 单元属性
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-1
定义单元属性
●
Element Property 窗口用来定义:
● 单元类型和j计算公式 ● Nastran 集中质量, CONM2 ● ABAQUS 体单元标准公式, C3D8 ● 截面属性 ● 0-D : lumped mass（集中质量）, mass matrix（质量矩阵） ● 1-D : A, Iyy, Izz, J ● 2-D : thickness（厚度）, plate offset（板的偏移）, material orientation
● 在Nastran中 称作 C,D,E,F ● 在计算公式stress= Mc/I 中用来确定 “c”
● Nastran 和 ABAQUS 梁的截面方向将在下页的图中说明
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
（材料方向） ● 3-D : material（材料）, integration scheme(积分方法) ● 应用范围 ● Geometry 几何 ● FEM 有限元 ● 单元特性和几何相关，在重新划分网格后单元特性会重新分配到新的网 格上
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-6
物理属性输入窗口 (续)
● 数据项目名称外的方括号表
示此项可有选择地输入，如 [Non-structural Mass]表明没 有非结构质量的输入Patran 同样可以运行数据
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
● 显示实际的截面和方向
● 只有用 Beam Library
已定义了梁的截面
● 如果截面是用 Area, I
1,1, 等定义的,则选 择 …+Equiv. I 或 A
X Z Y
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-13
案例学习: 用 QUADS 和 BARS划分网格
● 输入以下几何
● File/Import/Neutral.
● Select four_surfs.out.
● Apply. ● Turn on surface labels by clicking on
, then
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S11-2
定义单元属性 (续)
● 定义在几何模型上的属性，当几何被重新划分网格后会自动应用到新的网
格上。 ● 单元属性随空间变化可用场来描述, 例如 thickness = 0.10*’Y + 0.20*’X**2 ● 属性窗口由求解器,单元类型,和配置确定
PAT301, Section 11, September 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
梁截面库
● 可以有选择地创建,查看和保存 ● ●
● ●
梁截面 标准梁截面库可以自动计算 A, I11, I22, 和 J 从Element Properties/ Input Properties,或 Tools/ Beam Library 中打开Beam Library 分配到各单元的梁截面特性可以 以图形方式查看 可以对任意形状的梁截面计算截 面属性
S11-7
梁单元属性
● Bar/Beam elements 需要一个矢量来定义截面的方向 (wenku.baidu.com元
坐标系y和z的方向)
● 在 MSC.Patran中, 这个矢量可以用全局 坐标系(Coord 0) 或局部坐标
系来定义
● 截面贯性矩 I11和 I22, 以及扭转常数 J（不是极贯性矩）是相
对与单元坐标系来定义的 ● 为了计算弯曲应力, 必须相对于单元坐标系定义应力恢复点