3.3.3. Ввод сферической системы координат
Карта CORD1S подобно CORD1С определяет координатную систему по трем узловым точкам Gl, G2 и G3. Как показано на рис. 3-5, точка Gl определяет начало системы координат. Вектор из Gl проходящий через G2 определяет ось = 0. Эта ось совместно с точкой G3 определяет плоскость = 0. Ось = 0 лежит в этой плоскости и определяется по правилу правой руки. Формат карты следующий
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
CORD1S
CIDA
G1A
G2A
G3A
CIDB
G1B
G2B
G3B
Где
CIDA, CIDB - идентификационные номера координатной системы
GiA, GiB - идентификационные номера узловых точек
CORD2S используют положения трех точек А, В и С также, как и в CORD1S. Три точки определяются в ссылочной системе координат (поле 3). Ссылочная система координат должна быть определена заранее.
Формат карты следующий
-
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
CORD2C
CID
RID
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
Где
CID - идентификационный номер координатной системы
RID - идентификационный номер координатной системы, которая определена независимо от CID - координатной системы
Ai, Bi, Ci - координаты трех точек в координатной системе, определенной в поле 3.
Figure 3-5. COR01S and CORD2S Definitions.
3.3.4. Системы координат элемента и материала
Каждый элемент библиотеки MSC/NASTRAN имеет свою собственную уникальную для данного элемента систему координат, которая используется для вывода усилий в элементе, моментов и напряжений, а также для ориентации сечения. Для некоторых элементов, таких как CBAR, система координат элемента определяется неявно на основе топологии элемента. Для других элементов необходимо явно определять систему координат элемента. Детальное рассмотрение этого вопроса будет проведено в части 4.
В дополнении к элементной системе координат элемент может иметь систему координат материала, которая используется для ориентации ортотропного или анизотропного материала (см. часть 5).
4. Элементы в msc/nastran
Библиотека элементов MSC/NASTRAN состоит из большого числа элементов, которые можно разделить на 4 категории: скалярные, одномерные (1-D), двухмерные (2-D) и трехмерные (3-D).
Скалярные элементы или 0-мерные элементы моделируют пружины, сосредоточенные массы и вязкие демпферы. Для статического анализа наиболее часто используется скалярная пружина. Скалярные элементы массы используются менее часто, однако они нужны, если смоделировать сосредоточенную массу в одном направлении. Скалярные демпферы в статическом анализе не используются. Все скалярные элементы определяются между двумя степенями свободы модели либо между степенью свободы и землей (защемлением).
В скалярных элементах жесткости не вычисляются по физическим свойствам а задаются явно.
В статическом анализе используются следующие типы
CELAS1, CELAS2, CELAS3, CELAS4 - скалярные пружины
CMASS1, CMASS2, CMASS3, CMASS4 - скалярные массовые элементы
Одномерные элементы - это такие, свойства которых определяются вдоль прямой или кривой. Типичные объекты моделирования одномерными элементами - это стержни, балки, стрингера и т.п. В число элементов входят
CROD - имеет продольную жесткость и крутильную жесткость относительно продольной оси
CBAR - прямолинейный призматический элемент, имеющий осевую, изгибную и крутильную жесткость
СВЕАМ - элемент, подобный CBAR, но имеющий дополнительные свойства типа переменных по длине характеристик сечения, эксцентриситет центра сдвига относительно нейтральной оси и пр.
CBEND - криволинейный элемент с возможностью нагружения внутреннем давлением.
Двухмерные элементы, называемые обычно элементами пластин и оболочек, используются для моделирования объектов, у которых одно из измерений (толщина) мало по сравнению с двумя другими. В МКЭ мембранные характеристики определяются по одной из двух теорий: плоского напряженного состояния или плоского деформированного состояния. Для плоского напряженного состояния предполагается, что деформации в поперечном направлении постоянны. Заметим, что двухмерный элемент может находиться либо в плоско-напряженном, либо в плоско-деформированном состоянии, но не в обоих сразу. По умолчанию обычно используемые линейные двухмерные элементы в MSC/NASTRAN являются элементами плоско-напряженного состояния. Исключением являются элементы CSHEAR, не имеющие мембранную жесткость в плоскости элемента, и CRAC2D, которые можно определить как элементы плоско-напряженного либо как элементы плоско-деформированного состояния.
Каждая из указанных формулировок - плоско-напряженного или плоско-деформированного состояния применима к соответствующему типу задач. Типовые тонкостенные конструкции, изготовленные из традиционных материалов - сталей и алюминиевых сплавов - как правило хорошо моделируются элементами плоско-напряженного состояния.
В число двухмерных элементов входят
CSHEAR - сдвиговые элементы пластин, воспринимающие только сдвиг из плоскости
CQUAD4, CTRIA3 - элементы пластин общего назначения, воспринимающие нагрузку в плоскости, изгиб из плоскости и поперечный сдвиг; это семейство элементов в MSC/NASTRAN наиболее часто используется
CQUAD8, CTRIA6 - элементы высшего порядка (квадратичные), используются для оболочек, имеющих кривизну, меньшим числом элементов, чем это потребовалось бы для элементов CQUAD4 и CTRIA3; обычно применение элементов CQUAD4 и CTRIA3 более предпочтительно
CQUADR, CTRIAR - семейство двухмерных элементов, предназначенных для моделирования плоских конструкций
CRAC2D - элемент, моделирующий участок оболочки с трещиной.
Трехмерные элементы применяются для моделирования конструкций, поведение которых под нагрузкой не может быть представлено балочными и оболочечными элементами. Трехмерные элементы обычно называют объемными (solid) элементами. Типовыми случаями использования таких элементов является моделирование блоков двигателей, тормозов, колес.
В число таких элементов входят
СНЕХА, CPENTA и CTETRA - элементы общего назначения. Их использование рекомендуется в подавляющем большинстве случаев
CTRIAX6 - осесимметричный объемный элемент, элемент тела вращения; применяется в осесимметричных задачах
CRAC3D - элемент описания трещины в трехмерном теле.