MacNeal-Schwendler Corporation - MSC/NASTRAN. Руководство пользователя

конструкции необходимо определить систему координат. В MSC/NASTRAN есть встроенная глобальная декартова система координат, называемая системой координат по умолчанию.
В зависимости от конструкции, может быть более удобным задавать геометрию в системах координат других типов. Поэтому в NASTRANe есть возможность определить локальные декартовы, цилиндрические и сферические координатные системы.

1.2.2. Геометрия модели
Значительная часть рабочего времени расчетчика уходит на корректное описание геометрии модели. Необходимые для этого данные могут быть получены из распечаток, из баз данных систем автоматизированного проектирования (CAD) или из чертежей.
Геометрия модели задаётся в MSC/NASTRAN координатами узловых точек. Каждая узловая точка модели имеет 6 возможных компонент перемещений: 3 поступательных (в Х-, Y- и Z- направлениях) и 3 поворота (вокруг Х-, Y- и Z- осей). Эти компоненты перемещений называются степенями свободы (DOF).
1.2.3. Конечные элементы
Заданные узловые точки связываются конечными элементами. В линейном статическом анализе элементы представляются упругими пружинами, и эта математическая аппроксимация соответствует очень малой области реального поведения конструкции. Целью конечно-элементного моделирования является составление из этих дискретных "пружинок" математической модели, наиболее достоверно описывающей реальную конструкцию.
MSC/NASTRAN содержит обширную библиотеку конечных элементов, позволяющих моделировать разнообразное физическое поведение. В данном обзоре приводится описание конечных элементов, наиболее часто используемых в линейном статическом анализе. Эти элементы и их имена показаны на следующем рисунке. Символ С в начале имени элемента означает "connection".
• SPRING ELEMENTS (lhey behave like simple extensional or rotational springs)
CELAS2
• LINE ELEMENTS (they behave like rods, bars, or beams)
GROD,CONROD,GBAR
• SURFACE ELEMENTS (they behave like membranes or thin plates)



• SOLID ELEMENTS (they behave like bricks or thick plates)




• RIGID BAR (infinitely stiff without causing numerical difficulties in the mathematical model)
RBE2
1.2.4. Нагрузки
MSC/NASTRAN даёт возможность моделировать много типов нагрузок из различных инженерных дисциплин: статические нагрузки, переменные по времени, возбудители собственных колебаний, температурные нагрузки, сейсмические и т.д. В данной работе будут рассмотрены:
• сосредоточенные силы и моменты
• нагрузки, распределенные по длине балок
• давление на поверхность
• гравитационная нагрузка
• нагрузки от заданного ускорения
• заданные перемещения (натяги).
1.2.5. Граничные условия
Ответом конструкции на приложенные нагрузки являются реакции в точках закрепления конструкции, где наложены ограничения перемещений по определенным степеням свободы. Примеры простых ограничений показаны ниже:






HINGED (partially constrained)



ELASTIC (partially constrained)



FREE (no constraint)
В большинстве случаев граничные условия моделируются в MSC/NASTRAN заданием для соответствующих степеней свободы нулевых перемещений.
1.2.6. Свойства материалов
MSC/NASTRAN предоставляет широкий выбор при задании свойств материалов: изотропный, анизотропный, ортотропный, нелинейный с зависимостью свойств от напряжений, жидкость, с зависимостью свойств от температуры, композиционный. Здесь будет рассматриваться упругий материал.
1.3. Структура входного файла MSC/NASTRAN
Входной файл MSC/NASTRAN содержит полное описание конечно-элементной модели:
• тип выполняемого анализа
• геометрические данные модели
• данные о конечных элементах
• нагрузки
• граничные условия
• описание выходных данных.
Входной файл - это текстовый файл, имя которого по умолчанию должно иметь расширение .DAT (например, MODEL.DAT). Создаваться он может как в текстовом редакторе, так и с помощью препроцессора. Для выполнения задания в MSC/NASTRAN надо в командной строке набрать команду NASTRAN и имя входного файла (без расширения, если таковое .DAT). Например:
NASTRAN MODEL
Детали запуска задачи являются специфическими для каждого компьютера, а также зависят от настроек установленного на него NASTRANa.
Входной файл состоит из пяти секций (задание трёх обязательно) и трёх строчных разделителей. Структура входного файла показана ниже.







NASTRAN Statement


Optional






File Management
Statements


Optional






Executive Control
Statements


Required Section






CEND


Required Delimiter






Case --">