marc有限元软件-几何特性.doc

8 前处理:几何特性98 几何特性8 这个菜单用来定义与有限元网格相关的几何特性。 与网格相关的坐标通过MESH GENERATION 菜单定义。本章中的命令用来确定其它几何数据，例如，壳单元的厚度，梁单元的横截面，杆单元的面积等。根据所分析问题的物理现象，还会用到一系列子菜单。 选择GEOMETRIC PROPERTIES菜单，会出现下面的菜单。GEOMETRIC PROPERTIESNEWREMNAMECOPYPREVNEXTEDITMECHANICAL ELEMENTS3-DAXISYMMETRICPLANARGAP/FRICTIONOTHER ELEMENTSHEAT TRANSFERID GEOMETRIES 图 8.1 几何特性菜单 对于结构分析，应选择MECHANICAL 菜单中的一个。对于传热分析和其它所有分析(如静电场分析，静磁场分析，电磁场分析，或液压轴承分析)，应选择HEAT TRANSFER 菜单。 如果选择了某一特定命令，会出现一个弹出菜单，要求用户补充附加数据。这些菜单与所选择的单元类型有关。Main Menu Geometric Properties 3-D力学单元,3-D（Mechanical Elements,3-D）3-D 允许用户进入3维单元所需几何信息的附加菜单。比较典型的是杆和梁的横截面积，壳单元的厚度等。当用户选择了3-D菜单，会出现下面的菜单。MECHANICAL 3-D GPsNEWREMNAMECOPYPREVNEXTEDITGEOMETRIC PROPERTY TYPETRUSS CABLE ELASTIC BEAM GENERAL BEAM ELBOW MEMBRANE SHEAR PANEL SHELL SOLID SOLID REBAR MEMBRANE REBAR ACTUATOR BEAM SECTIONSTABLESID GEOMETRIES 图8.2 力学3-D单元子菜单Main Menu Geometric Properties 3-D几何特性类型（Geometric Property Type）TRUSS 确定杆的横截面面积。第9和第36号MARC单元都需要这种数据。CABLE 确定横截面积。此外，用户需要输入缆索的初始长度或初始应力。这个信息对应MARC的第51号单元。ELASTIC BEAM 对于MARC 的第52和第98号单元，需要确定横截面积和对梁轴线的惯性矩Ixx和Iyy。梁的局部坐标轴x也在这里定义，局部坐标轴z的方向与梁的轴线方向一致，从第一个节点指向第二个节点。 还可以定义扭转刚度因子和有效扭转受剪面积。GENERAL BEAM对MARC 中第13，14，25，76，77，78或79号单元，无论是闭合截面梁还是开口截面梁，必须在此确定横截面特性。对于闭合梁，缺省为中空的柱体（管状物），用户必须输入这个管的半径和厚度。这样的管的截面由16个节点组成，计算得到的结果也是对应这16个点。对于非闭合梁，与闭合梁不同的是，定义一个梁截面卡片。横截面由BEAM SECTIONS菜单定义。 在此定义梁的局部坐标轴 x。局部坐标轴z的方向与梁的轴线方向一致，从第一个节点指向第二个节点。Main Menu Geometric Properties 3-DELBOW 允许用户定义MARC第31号单元的几何特性，该单元为弹性弯曲的管单元。这种单元有三种形态：直管，具有任意截面的直梁和弯管。 对于直管，输入管的半径，厚度和定义局部坐标轴x的一点。 对于具有任意截面的直梁，输入面积、惯性矩、扭转刚度因子和有效受剪面积。也必须确定局部坐标轴x的方向。R弯曲半径弯曲中心 弯管模型对于弯管，输入管的半径、厚度、弯曲半径和弯曲半径的中心。MEMBRANE 定义薄膜的厚度，单元类型为18或30。SHEAR PANEL 确定受剪板的厚度，单元类型为68。Main Menu Geometric Properties 3-DSHELL 对于等厚度壳，输入一个厚度值。对于变厚度壳，输入各个节点的厚度。 对于第49号壳单元，可以选择平板理论，这样可以减少计算量。SOLID 一般来说，实体单元不需要定义几何特性。 在MARC 中，用户可以将块单元过渡为壳单元。这种情况需要输入相关的厚度。块单元必须退化为如图所示的楔形单元。 这里还可能选择等膨胀比选项。这个选项用在不可压缩或接近不可压缩的分析中，包含大塑性应变分析和蠕变分析。 此外，还有假定应变的选项。在弯曲占主要作用的分析中，这个选项可以改善结果的准确度。但这样提高计算费用。SOLID REBAR 对于单元类型为第23和第146号的MARC 单元，定义钢筋的层数。最大层数是5。必须使用用户子程序REBAR或材料特性菜单下的REBAR选项定义钢筋的方位。详细内容参见8-18页。Main Menu Geometric Properties 3-D Beam SectionsMEMBRANE REBAR对于单元类型为第147和第148号的MARC 单元，定义钢筋的层数。最大层数是5。必须使用用户子程序REBAR或材料特性菜单下的REBAR选项定义钢筋的方位。ACTUATOR定义传动机构的行程。可以用图表定义行程的时间历程。此选项只用于9号单元。梁截面（Beam Sections）BEAM SECTIONS 允许用户定义闭合或非闭合梁的任意横截面。这些梁的截面由各个分支组成，而各个分支又是由直线或弧组成。除了各个分支的位置，用户还必须定义截面的厚度和沿分支输出应力值点的数目，在定义分支时，这些分支必须是连续的，一个截面的开始必须是前一个截面的结束。BEAM SECTIONS 子菜单在下页显示。Main Menu Geometric Properties 3-D Beam SectionsBEAM SECTIONSNEWREMNAMECOPYPREVNEXTEDITSHOW BSECT SHOW MODEL SHOW BSECTSETRECTANGULAR ON BRANCHES 0ADD LINEADD ARCCONVERT CURVEREMOVEEDITCLEARPLOTFILLED BRANCH IDS STRESS PT IDS 图8.3 梁截面子菜单在x-y平面内定义局部坐标，坐标原点在梁的一端的节点上，注意这个点不一定是梁的受剪中心。在全局空间用GENERAL BEAM命令定义局部坐标轴x。Main Menu Geometric Properties 3-D Beam Sections梁截面（BEAM SECTIONS） 命令包括：梁截面栅格（Beam Section Grid）SET 进入栅格菜单。详细内容参见3-14。RECTANGULAR 建立梁截面的栅格可变换为直角坐标和圆柱坐标，对于确定分支上的各个端点，栅格十分有用。ON打开或者关闭栅格。如果栅格打开，可以用鼠标确定分支上的各个端点。分支（Branch）ADD LINE 添加一个直线分支。输入各个端点的坐标，始点和终点的厚度及应力点的数目。 每个分支应力输出点的数目总是奇数的。ADD ARC 添加圆弧分支。用户需要输入原点、半径和始点及终点半径。Main Menu Geometric Properties 3-D Beam SectionsCONVERT CURVE 将由MESH GENNERATION菜单产生的曲线转变为梁截面的分支。REMOVE 删掉某一已选的分支。EDIT 允许用户编辑某一已选的分支。CLEAR 删掉当前横截面上所有的分支。绘图（Plot）FILLED 按填充方式显示梁。BRANCH IDS 显示分支标号。Main Menu Geometric Properties 3-D Beam SectionsSTRESS PT IDS显示应力点标号。 在填充模式下显示的梁截面ID GEOMETRIES 显示带标记的模型。几何标志符与相应的单元对应。Main Menu Geometric Properties Axisymmetric力学单元,轴对称单元（Mechanical Elements, Axisymmetric）AXISYMMETRIC 当用户选择了MECHANICAL AXISYMMETRIC 菜单，会出现下面的菜单。MECHANICAL AXISYMMETRIC GPsNEWREMNAMECOPYPREVNEXTEDITGEOMETRIC PROPERTY TYPESHELLSOLIDREBARID GEOMETRIES ELEMENTS 0ADDREM 图8.4 轴对称力学单元子菜单几何特性类型（Geometric Property Type）SHELL 对于等厚度壳，输入厚度。对于变厚度壳，输入各个节点的厚度。SOLID 一般来说，轴对称连续单元不需要几何特性说明。Main Menu Geometric Properties Axisymmetric 这里还可能选择等膨胀选项。这个选项用在不可压缩或接近不可压缩的分析中，包含大塑性应变分析和蠕变分析。这个选项适用于MARC 中的第10 号单元。REBAR 钢筋的层数必须确定，单元类型为第45、48、142和144号MARC 单元。最多5层。使用用户子程序REBAR或材料特性菜单下的REBAR选项确定钢筋的方位。详细内容参见8-18页。Main Menu Geometric Properties Planar力学单元，平面单元（Mechanical Elements, Planar）PLANAR 选择了MECHANCAL PLANAR菜单后，会出现下面的菜单。MECHANICAL PLANAR GPsNEWREMNAMECOPYPREVNEXTEDITGEOMETRIC PROPERTY TYPE2-D STRAIGHT BEAM2-D CURVED BEAMPLANE STRESSPLANE STRAINPLANE STRAIN REBARID GEOMETRIES ELEMENTS 0ADDREM 图8.5力学平面单元子菜单Main Menu Geometric Properties Planar几何特性类型（Geometric Property Type）2-D STRAIGHT BEAMMECHANICAL PLANAR 2-D STRAIGHT BEAM PROPERTIESIN-PLANE 0HEIGHTRECTANGULAR CROSS-SECTION 0AREACLEAROK 图8.6 平面单元中2-D 直梁特性子菜单 假设梁的横截面是矩形的，用户应输入梁的高度和横截面积。单元类型为第5号MARC单元。Main Menu Geometric Properties Planar2-D CURVED BEAMMECHANICAL PLANAR 2-D CURVED BEAM PROPERTIESIN-PLANE BEAM HEIGHTCONSTANTVARIABLE0HEIGHT0AT 1ST CORNER NODE0AT 2ND CORNER NODENORMAL TO PLANE 0WIDTHCLEAROK 图8.7 平面单元中2-D曲梁特性子菜单 对等厚度梁，用户输入厚度和宽度。对于变厚度梁，用户输入每个节点的厚度和宽度。单元类型为MARC第16或45号单元。Main Menu Geometric Properties PlanarPLANE STRESSPLANE STRESS MECHANICAL PROPERTIESNORMAL TO PLANE 0THICKNESSELEMENTS TECHNOLOGYASSUMED STRAINCONSTANT TEMPERATURECLEAROK 图8.8 平面应力力学性能子菜单 0THICKNESS 输入厚度。ASSUMED STRAIN 在弯矩起主要作用的情况，可提高计算精度。可用单元类型为第3 号的MARC单元。CONSTANT TEMPERATURE在耦合分析中激活。使单元的所有积分点有统一的温度。Main Menu Geometric Properties PlanarPLANE STRAINPLANE STRAIN MECHANICAL PROPERTIESNORMAL TO PLANE 0THICKNESSELEMENT TECHNOLOGYCONSTANT DILATATIONASSUMED STRAINCONSTANT TEMPERATURECLEAROK 图8.9 平面应变力学性能子菜单 0THICKNESS输入厚度。CONSTANT DILATATION 这里还可能选择等膨胀选项。这个选项用在不可压缩或接近不可压缩的分析中，包含大塑性应变分析和蠕变分析。单元类型为MARC第11或19号单元。ASSUMED STRAIN在弯矩起主导作用的计算中可提高计算精度。可用单元类型为MARC的第11号单元。CONSTANT TEMPERATURE在耦合分析中激活。使单元的所有积分点有统一的温度。Main Menu Geometric Properties PlanarPLANE STRAIN REBARMECHANICAL PLANE STRAIN REBAR PROPERTIESNORMAL TO PLANE 0THICKNESSREBAR GEOMETRYENTERED VALUESUSER SUB. REBARLAYERS SIMILAR TO EDGE 0(1-2) 0NUMBER OF REBAR LAYERCLEAROK 图8.10 力学平面应变钢筋特性子菜单 0THICKNESS 输入单元厚度，单元类型为MARC第46、47或143号单元。ENTERED VALUESUSER SUB. REBAR指出加强筋层数和方向是在MATERIAL PROPERTIESNEW REBAR菜单中定义还是通过子程序REBAR来定义。LAYERS SIMILAR TO EDGE 0(1-2)触发加强筋要与其相似的单元边。 0NUMBER OF REBAR LAYERS 输入钢筋的层数，最多5层。使用用户子程序REBAR确定钢筋的方向。Main Menu Geometric Properties Gap/Friction力学单元，间隙元/摩擦元（Mechanical Elements，Gap/Friction）GAP/FRICTION 出现见下面的菜单：MECHANICAL GAP/FRICTION GPsNEWREMNAMECOPYPREVNEXTEDITGEOMETRIC PROPERTY TYPEGAP/FRICTION LINKID GEOMETRIES ELEMENTS 0ADDREM 图8.11力学间隙元/摩擦元子菜单几何特性类型（Geometric Property Type）GAP/FRICTION LINK 允许用户产生第12号MARC 单元的数据。子菜单见下页。ID GEOMETRIES 识别定义了几何特性的单元。并显示他们的几何标识号。Main Menu Geometric Properties Gap/FrictionMECHANICAL GAP/FRICTION LINK PROPERTIESGAP TYPEGAP TYPEFIXED DIRECTION TRUE DISTANCE 0GAP DIRECTION X 0GAP DIRECTION Y 0GAP DIRECTION Z 0FRICTION DIRECTION X 0FRICTION DIRECTION Y 0FRICTION DIRECTION Z 0CLOSURE DISTANCE 0DISTANCEMINIMUMMMAXIMUMADDITIONAL PROPERTIES 0FRICTION COEFFICIENT 0STIFFNESS IN GAP DIRECTION 0STIFFNESS IN FRICTION DIRECTION 0MOMENTUM RATIO 1ST NODE 0MOMENTUM RATIO 2ND NODEGAP CONDITION INCREMENT 0OPENCLOSEDCLEAROK 图 8.12 间隙元/摩擦元连接特性子菜单允许用户输入第12号间隙单元的数据。这种单元有两种模式，一是固定方向的间隙元，一是真实方向的间隙元。其它信息参照MARC Volumn B， Element Library。对于固定方向的间隙元，用户需要输入间隙方向的最小闭合间距。即当Main Menu Geometric Properties Gap/Friction时，间隙闭合。这里为节点间的相对位移。真实的间距用来确保端点间的距离不小于最小规定距离，或大于最大规定距离。 间隙元的约束条件是用一个拉格朗日乘子实现的。可以准确地实现间隙条件。 0GAP DIRECTION X 0GAP DIRECTION Y 0GAP DIRECTION Z输入固定方向间隙元的闭合方向（A）的方向余弦。 0FRICTION DIRECTION X 0FRICTION DIRECTION Y 0FRICTION DIRECTION Z 输入第一个摩擦方向的方向余弦。用于固定方向间隙元的输出。 0CLOSURE DISTANCE定义在闭合之前可能出现最大相对法向位移。 0DISTANCE输入端节点间最大或最小规定的真实间隙间距。MINIMUMMAXIMUM 确定是使用最小间距规则还是最大间距规则。Main Menu Geometric Properties Gap/Friction 0FRICTION COEFFICIENT 定义库仑摩擦常数。 0STIFFNESS IN GAP FIRECTION 0STIFFNESS IN FRICTION DIRECTION 定义刚度系数，当间隙闭合时，间隙刚度缺省为无穷大。 0MOMENTUM RATIO 1ST NODE 0MOMENTUM RATIO 2ND NODE定义动量比，这个参量在瞬态冲击问题中会用到。第0增量步间隙条件（Gap Condition Increment 0）OPENCLOSE 显示间隙初始是开或闭合。间隙的初始条件必须被定义。 摩擦系数和摩擦方向用来描述摩擦行为。对于二维问题，不需要考虑摩擦方向。Main Menu Geometric Properties Heat Transfer其它单元,传热元(Other