NASTRAN结构有限元分析实例.ppt

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1、7/4/20222双向受拉开孔板应力及变形分析计算参数：200,10,1,10,70,0.3amm rmm tmmMpa EGpa7/4/20223问题分析由于结构与受力的对称性对称性，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7/4/20224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7/4/20225 Pre-processing(前处理)7/4/202267/4/20227步骤1：创建库函数（DB函数）输入文件名双击此图标操作 顺序：红黄蓝黑7/4/20228步骤2 ：输入或建立几何模型使用MSC.Patra

2、n可输入或建立几何模型 从以下CAD 系统输入几何模型： CATIA Pro/E Ug CADDS 5 EUCLID 3 用以下通用格式输入几何模型： STEP Parasolid xmt IGES 用 MSC.Patran建立几何模型7/4/20229步骤2 ：输入或建立几何模型 由由CATIA直接导入直接导入路径为模型文件所在位置单击此图标7/4/202210步骤2 ：输入或建立几何模型 由Patran直接建模创建无孔平面输入四个顶点坐标7/4/202211步骤2 ：输入或建立几何模型 由Patran直接建模（续）对平面开孔输入孔的半径确定圆心位置选择平面7/4/202212步骤2 ：输入

3、或建立几何模型 由Patran直接建模（续）创建此直线输入起点终点坐标对平面分割7/4/202213步骤2 ：输入或建立几何模型 由Patran直接建模（续）创建此直线输入起点终点坐标对平面分割7/4/202214步骤2 ：输入或建立几何模型 由Patran直接建模（续）选择此平面选择此直线用新建的两条直线对平面进行分割7/4/202215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7/4/202216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7/4/202217步骤2 ：输入或建立几何模型 由Pat

4、ran直接建模（续）删除原始平面7/4/202218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平面输入要删除的线与面或者在图上选择7/4/202219步骤2 ：输入或建立几何模型 由Patran直接建模（续）7/4/202220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7/4/202221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7/4/202222步骤3：划分有限元网格（续）7/4/202223步骤4：施加边界条件表示X，Z方向平动被固定

5、，Y方向平动位移任意7/4/202224步骤4：施加边界条件（续）选择左边界7/4/202225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7/4/202226步骤4：施加边界条件（续）选择下边界7/4/202227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7/4/202228步骤5：施加载荷条件7/4/202229Note = are three components of the force vector in local coordinate system.1234 For exampl

6、e, the local x axis of side 2-3 is along direction 2-3 and the local x axis of side 1-4 is along the direction 4-1. since z axis is already defined, thus you know the local y axis. 7/4/202230步骤5：施加载荷条件（续）选择右边界7/4/202231步骤5：施加载荷条件（续）u若将载荷加在几何上，软件会自 动将其换算到节点上7/4/202232步骤6：创建材料性能u注意单位的封闭性mm, MPa, N是一组封

7、闭的单位7/4/202233步骤7：创建单元性能7/4/202234步骤7：创建单元性能(续)选择此平面7/4/202235 Running the job(Take a few seconds, minutes or hours, depending on the job size, type of the job and the computer you used to run the job)(求解)7/4/202236步骤8：提交分析将模型提交 MSC.Nastran 进行线性静力分析7/4/202237 Post-processing(后处理)7/4/202238步骤9：结果导入au

8、tomatically7/4/202239步骤10：结果显示-变形图7/4/202240步骤10：结果显示-X方向应力云图7/4/202241步骤10：结果显示-Y方向应力云图7/4/202242步骤10：结果显示-最大主应力云图7/4/202243步骤10：结果显示-最大主应力云图2D7/4/202244步骤10：结果显示-最小主应力云图7/4/202245步骤10：结果显示-最小主应力云图2D7/4/202246Note: the difference between Max Principal 2D-Max Principal Min Principal 2D -Min Principa

9、lFor example, in plane stress, one principal stressis zero. In Max Principal 2D, this stress is notconsidered. Thus the fringe plots are differentsince the stress state is different at different point.In the example given, the plots are 2D principalstresses.7/4/2022477/4/202248如何增加椭圆孔2 (10)abmmb7/4/

10、202249如何增加椭圆孔创建无孔平面输入四个顶点坐标7/4/202250如何增加椭圆孔(续）输入半径输入圆心创建圆曲线7/4/202251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7/4/202252如何增加椭圆孔(续)删除原始曲线7/4/202253如何增加椭圆孔(续）选择平面选择椭圆分割平面7/4/202254删除原始平面如何增加椭圆孔(续）7/4/202255如何增加椭圆孔(续）删除椭圆面7/4/202256如何增加椭圆孔(续）7/4/202257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仍取取1/4模模型型分分析析7/4/2

11、02258PCL函数设Field的建立场的名称 向量场 实际坐标系注意自变量写法00y=0, =100,=0( 0.0001* *1)* yyy01 MPa7/4/202259Field的显示设定自变量取值范围选择要显示的分量7/4/202260Field的显示（续）7/4/202261施加载荷条件单击场即可选择选择右边右边界即界即可可7/4/202262施加载荷条件（续）7/4/202263桁架分析（Example 4.5)xy21,1 ,170,0.3lmm PN AmmEGPa为简化计算，设参数如下：则1点的位移理论解为：1164*(23)35.10*101.12PluvEAmmRN7/

12、4/202264几何建模-创建如图所示五个点点1点2点3点4点57/4/202265几何建模-创建如图所示五个点7/4/202266几何建模-创建四条直线直线1直线2直线3直线47/4/202267几何建模-创建四条直线7/4/202268网格划分-布置种子（seed）每根杆布置一个种子选择这四条直线7/4/202269网格划分-划分单元选择这四条直线7/4/202270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7/4/202271施加边界条件7/4/202272施加边界条件（续）7/4/202273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，

13、Y轴上一点）点6点77/4/202274施加边界条件-1点位移边界的建立建立局部坐标系选择局部坐标系的原点，X轴上点以及Y轴上点7/4/202275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17/4/202276施加边界条件7/4/202277施加载荷条件选择点17/4/202278施加载荷条件7/4/202279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7/4/202280修改节点的分析坐标系7/4/202281创建材料性能u注意单位的封闭性mm, MPa, N是一组封闭

14、的单位7/4/202282创建单元性能7/4/202283创建单元性能7/4/202284提交分析将模型提交 MSC.Nastran 进行线性静力分析7/4/202285结果导入automatically7/4/202286结果显示7/4/202287结果显示7/4/202288 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各自的分析坐标系中结果分析7/4/202289结果显示-修改显示坐标系7/4/202290结果显示与理论结果一致7/4/202291结果显示与理论结果一致7/4/202292结果显示与理论结果一

15、致7/4/202293Patran 的结果文件为的结果文件为*.f06Patran 的有限元数据文件为的有限元数据文件为*.bdfNotePatran 最常见的错误为约束不足，即存在刚体位移最常见的错误为约束不足，即存在刚体位移查看查看f06文件，文件，提示信息如下提示信息如下原因原因1：位移边界设置错误，如角位移未限制：位移边界设置错误，如角位移未限制原因原因2：未消除重复节点：未消除重复节点7/4/202294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够节省大

16、量时间并得到可靠的结果。零件的尖角、倒角、圆角、阶梯、隆起，对于制造是必要的，但分析中可以忽略但若此几何特征是结构重点关心区域，则不可忽略7/4/202295网格划分的基本知识（2）SuppressingedgesRemovingfixed pointsAddingfixed pointsReplacingfixed pointsAfterBefore7/4/202296网格划分的基本知识（3）检查单元质量的准则（Hypermesh）进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，

17、夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强

18、子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅