NASTRAN结构有限元分析实例.ppt

2020 3 25 1 Example ShowstepbysteptheproceduresofusingthePatrantodothestressanalysis 2020 3 25 2 双向受拉开孔板应力及变形分析 计算参数 2020 3 25 3 问题分析 由于结构与受力的对称性 故取如图所示1 4板为研究对象 其中左侧约束其X向位移 底侧约束其Y向位移 平面问题 采用壳单元来模拟 2020 3 25 4 前处理 后处理 变形图 应力图 报告 曲线 商用有限元软件分析的一般过程 2020 3 25 5 Pre processing 前处理 2020 3 25 6 Tostart doubleclick 2020 3 25 7 步骤1 创建库函数 DB函数 操作顺序 红黄蓝黑 2020 3 25 8 步骤2 输入或建立几何模型 使用MSC Patran可输入或建立几何模型从以下CAD系统输入几何模型 CATIAPro EUgCADDS5EUCLID3用以下通用格式输入几何模型 STEPParasolidxmtIGES用MSC Patran建立几何模型 2020 3 25 9 步骤2 输入或建立几何模型 由CATIA直接导入 单击此图标 2020 3 25 10 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 创建无孔平面 2020 3 25 11 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 对平面开孔 确定圆心位置 选择平面 2020 3 25 12 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 对平面分割 2020 3 25 13 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 对平面分割 2020 3 25 14 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 用新建的两条直线对平面进行分割 2020 3 25 15 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 2020 3 25 16 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 选择右侧平面 选择此直线 用新建的两条直线对平面进行分割 2020 3 25 17 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 删除原始平面 2020 3 25 18 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 删除多余线与平面只保留1 4平面 2020 3 25 19 步骤2 输入或建立几何模型 由Patran直接建模 续 2020 3 25 20 步骤3 划分有限元网格 布置seed 由于孔边存在应力集中现象 故孔边单元需要加密 通过布置种子来实现 设置种子个数 选择此边 2020 3 25 21 步骤3 划分有限元网格 划分单元 采用四边形等参单元 单元平均尺寸为3 选择此平面 2020 3 25 22 步骤3 划分有限元网格 续 2020 3 25 23 步骤4 施加边界条件 表示X Z方向平动被固定 Y方向平动位移任意 2020 3 25 24 步骤4 施加边界条件 续 选择左边界 2020 3 25 25 步骤4 施加边界条件 续 表示Y Z方向平动被固定 X方向平动位移任意 2020 3 25 26 步骤4 施加边界条件 续 选择下边界 2020 3 25 27 步骤4 施加边界条件 续 左边界显示约束为13456 除了第二自由度 Y方向 都施加了约束 以消除刚体位移 下边界同理 2020 3 25 28 步骤5 施加载荷条件 2020 3 25 29 Note arethreecomponentsoftheforcevectorinlocalcoordinatesystem Forexample thelocalxaxisofside2 3isalongdirection2 3andthelocalxaxisofside1 4isalongthedirection4 1 sincezaxisisalreadydefined thusyouknowthelocalyaxis 2020 3 25 30 步骤5 施加载荷条件 续 选择右边界 2020 3 25 31 步骤5 施加载荷条件 续 若将载荷加在几何上 软件会自动将其换算到节点上 2020 3 25 32 步骤6 创建材料性能 注意单位的封闭性 mm MPa N是一组封闭的单位 2020 3 25 33 步骤7 创建单元性能 2020 3 25 34 步骤7 创建单元性能 续 选择此平面 2020 3 25 35 Runningthejob Takeafewseconds minutesorhours dependingonthejobsize typeofthejobandthecomputeryouusedtorunthejob 求解 2020 3 25 36 步骤8 提交分析 2020 3 25 37 Post processing 后处理 2020 3 25 38 步骤9 结果导入 2020 3 25 39 步骤10 结果显示 变形图 2020 3 25 40 步骤10 结果显示 X方向应力云图 2020 3 25 41 步骤10 结果显示 Y方向应力云图 2020 3 25 42 步骤10 结果显示 最大主应力云图 2020 3 25 43 步骤10 结果显示 最大主应力云图2D 2020 3 25 44 步骤10 结果显示 最小主应力云图 2020 3 25 45 步骤10 结果显示 最小主应力云图2D 2020 3 25 46 Note thedifferencebetween MaxPrincipal2D MaxPrincipalMinPrincipal2D MinPrincipalForexample inplanestress oneprincipalstressiszero InMaxPrincipal2D thisstressisnotconsidered Thusthefringeplotsaredifferentsincethestressstateisdifferentatdifferentpoint Intheexamplegiven theplotsare2Dprincipalstresses 2020 3 25 47 Theresultsofstressesarenotveryaccurate Themeshcanbeimprovedfurther 2020 3 25 48 如何增加椭圆孔 2020 3 25 49 如何增加椭圆孔 创建无孔平面 2020 3 25 50 如何增加椭圆孔 续 输入半径 输入圆心 创建圆曲线 2020 3 25 51 如何增加椭圆孔 续 拉伸原点 将圆变换为椭圆 拉伸向量 删除原曲线 操作对象为圆曲线 2020 3 25 52 如何增加椭圆孔 续 删除原始曲线 2020 3 25 53 如何增加椭圆孔 续 选择平面 选择椭圆 分割平面 2020 3 25 54 删除原始平面 如何增加椭圆孔 续 2020 3 25 55 如何增加椭圆孔 续 删除椭圆面 2020 3 25 56 如何增加椭圆孔 续 2020 3 25 57 非均布分布载荷的施加 field 首先建立一空间场建立载荷边界条件 仍取1 4模型分析 2020 3 25 58 PCL函数设 Field的建立 2020 3 25 59 Field的显示 2020 3 25 60 Field的显示 续 2020 3 25 61 施加载荷条件 选择右边界 选择右边界即可 2020 3 25 62 施加载荷条件 续 2020 3 25 63 桁架分析 Example4 5 x y 为简化计算 设参数如下 则1点的位移理论解为 2020 3 25 64 几何建模 创建如图所示五个点 点1 点2 点3 点4 点5 2020 3 25 65 几何建模 创建如图所示五个点 2020 3 25 66 几何建模 创建四条直线 直线1 直线2 直线3 直线4 2020 3 25 67 几何建模 创建四条直线 2020 3 25 68 网格划分 布置种子 seed 2020 3 25 69 网格划分 划分单元 2020 3 25 70 网格划分 消除重复接点 左下角信息提示栏中显示有3个节点被删除 2020 3 25 71 施加边界条件 2020 3 25 72 施加边界条件 续 2020 3 25 73 施加边界条件 1点位移边界的建立 建立局部坐标系 首先建立两个点 X轴上一点 Y轴上一点 点6 点7 2020 3 25 74 施加边界条件 1点位移边界的建立 建立局部坐标系 2020 3 25 75 施加边界条件 1点位移边界的建立 选择刚建立的局部坐标系 固定其X向位移 Y向自由 选择点1 2020 3 25 76 施加边界条件 2020 3 25 77 施加载荷条件 选择点1 2020 3 25 78 施加载荷条件 2020 3 25 79 显示节点的分析坐标系 因为节点1在定义边界条件时的分析坐标系为局部坐标系 而节点1所显示的分析坐标系为整体坐标系 故需要修改 2020 3 25 80 修改节点的分析坐标系 2020 3 25 81 创建材料性能 注意单位的封闭性 mm MPa N是一组封闭的单位 2020 3 25 82 创建单元性能 2020 3 25 83 创建单元性能 2020 3 25 84 提交分析 2020 3 25 85 结果导入 automatically 2020 3 25 86 结果显示 2020 3 25 87 结果显示 2020 3 25 88 因为点1的分析坐标系为局部坐标系 故其结果也是显示在局部坐标系中 default 也就是说Patran默认将结果显示在各自的分析坐标系中 结果分析 2020 3 25 89 结果显示 修改显示坐标系 2020 3 25 90 结果显示 与理论结果一致 2020 3 25 91 结果显示 与理论结果一致 2020 3 25 92 结果显示 与理论结果一致 2020 3 25 93 Patran的结果文件为 f06 Patran的有限元数据文件为 bdf Note Patran最常见的错误为约束不足 即存在刚体位移 查看f06文件 提示信息如下 原因1 位移边界设置错误 如角位移未限制原因2 未消除重复节点 2020 3 25 94 网格划分的基本知识 1 几何清理是得到高质量网格的关键 通常也是有限元分析 FEA 中花费时间最多的工作 而网格质量往往对结果的准确性产生较大的影响 有条理地进行几何清理能