NASTRAN程序的工程应用介绍

 

国际上早在20世纪 50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析系统。其中最为著名的是由美国国家宇航局(NASA)在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。该系统发展至今已有十来个版本,是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。从那时到现在,世界各地的研究机构和大学也发展了一批规模较小,但使用灵活、价格较低的专用或通用有限元分析软件,主要有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABQUSADINAANSYSBERSAFEBOSORCOSMOSELASMARCSTARDYNE等公司的产品。

NASTRAN有限元分析程序版本比较多,但当前我国工程上用的主要是MSC/NastranNX/Nastran程序,而且它们的有限元代码基本上相同。NASTRAN程序首先引入我国是汽车行业。据本人所知,早在1982年由美籍华人首先引进长春汽车制造厂,经阅读源程序和开发两年后引入沈阳606发动机设计研究所。沈阳606发动机设计研究所是我国应用NASTRAN程序最早、最成功的单位。后来又引入沈阳601飞机设计研究所、623飞机强度研究所和624发动机试验研究所等。NASTRAN程序正规版本引入我国是在90年代初,首先由成都611飞机设计研究所租用。NASTRAN程序在我国8090年代,基本上在航空航天部门使用。

沈阳606发动机设计研究所多年来使用NASTRAN程序,积累了一些经验,为科研作出了一定贡献。但是由于NASTRAN程序没有自己的前、后处理程序,使用时建模工作量大,需要借助于I-DEAS程序中的前、后处理功能,这就给一般用户带来一定难度。因此,也受到其它有限元程序(例如:ANSYS程序)的挑战。但是NASTRAN程序是一个功能非常强大的程序,有些功能是任何程序取代不了的。因此,虽然有些技术人员使用大型结构分析程序转向了ANSYS程序,但是NASTRAN程序也是不能放弃的。

本文介绍NASTRAN程序的使用,包括两部分:NASTRAN程序的使用介绍和工程实例分析。前者NASTRAN程序输入文件的内容顺序介绍,目的在于使读者不走弯路,直接进入NASTRAN程序的使用,后者提供实际例题和分析,使读者进一步理解和掌握NASTRAN程序的使用过程。

 

 

第一章 NASTRAN程序工程应用介绍

1 NASTRAN卡的设置

2 执行控制卡的设置

2.1 常用的执行控制卡格式

2.2  NASTRAN程序提供的解题序列

3 情况控制卡的设置

3.1 常用的情况控制卡

3.2 情况控制卡的内容

4 巨型数据卡的生成

4.1 巨型数据卡格式

4.2 巨型数据卡标识符说明

4.3 常用的巨型数据卡

第二章 工程实例分析

2.1 一个长方板的受力分析

2.2 发动机叶片的应力计算分析

 

第一章NASTRAN程序使用介绍

    由于NASTRAN程序没有配套的前后处理功能,使用NASTRAN程序求解,必须先产生输入文件,然后将输入文件提交给NASTRAN程序进行计算,最后查看计算结果。输入文件可以用手工直接产生,也可以用专用的前处理程序生成。对于专用的前处理程序,推荐使用I-DEAS程序。

    NASTRAN程序输入文件的内容基本上包括四项:NASTRAN卡、执行控制卡(堆)、情况控制卡(堆)和巨型数据卡(堆)。下面按NASTRAN程序输入文件的内容顺序进行介绍。这里只介绍最常用的卡片,如需要其他的卡片,请参考NASTRAN的用户手册。

1 NASTRAN卡的设置

NASTRAN卡是任选项,可设置可不设置。如果设置,必须是输入文件的第一张卡,执行控制卡前。它的作用是用于改变某些操作参数的默认值,如规定的缓冲区的大小及每张纸的打印行数等。如果是一般的计算,不改变操作参数,则不必设置该卡。

NASTRAN卡是自由字场格式,其格式如下:

NASTRAN 键字(n1=数值,键字(n2=数值,……

键字括号内的数是相应的系统地址号。这些键字规定/SYSTEM/公用区地址。最常用的键字如下:

1. BUFFSIZE1)— 定义CINO缓冲区字数,对任何特定设备,这个值通常是标准的。然而,希望的值可能和默认值不同,需要改变时设置。

2. PREFOPT31)— 选择前置接口中执行前置处理的方法。有如下选项:

=1  W**EFRONT*** =2  MESH =3  W**EFRONTMSGMESH

    3. HEAT56)— 整数1规定当前问题是传热分析而不是结构分析

    4. FBSOPT70)— 选择以下前、后回代方法

       =-2  选择1A  FBS方法;=-1 选择1 FBS方法;=0 程序按最小I/O+CPU时间选择方法;=+1 选择2 FBS方法。

2 执行控制卡的设置

执行控制卡自ID开始,它标识作业和解的形式。体现执行作业的一般条件,如最大允许时间、要求的系统诊断形式、再起动条件及要不要检查点等。若作业是执行固定格式,实际的固定格式及对其希望作的更改一起表示出来。若使用直接矩阵抽出,执行控制卡中必须出现整个DMAP(直接矩阵程序)序列。执行控制卡是自由字场格式。

当前计算机的容量和速度是当年的计算机不能相比的。因此,执行控制卡中再起动功能及其检查点的设置,一般不是必要的。

2.1 常用的执行控制卡格式

1. 初次起动,不带检查点,固定格式,诊断输出

    ID A1A2(问题标识的合法字母数字串。如标题、内容标识等。)

    SOL 24(固定格式解题序列,静力分析。还可带子集,如SOL 243等。)

    TIME 6(执行解题最大限制时间,单位:分。)

    DIAG813(诊断输出,打印生成矩阵尾标和开内存长度。)

    END(执行控制卡结束符)

2. 初次起动,带检查点,固定格式

    ID A1A2(同上)

    CHKPNT YES(检查点)

    SOL24(固定格式解题序列,静力分析。)

    TIME15(执行解题最大限制时间,单位:分)

    END(同上)

3. 冷起动,不带检查点,直接矩阵抽出

    ID A1A2(同上)

    BEGIN

    DMAP语句)(直接矩阵抽出语句)

    END

    TIME8(执行解题最大限制时间,单位:分)

    END(同上)

4. 超单元静态冷起动,诊断输出

    ID A1A2(同上)

    DIAG8(诊断输出,打印生成矩阵尾标。)

    TIME5(执行解题最大限制时间,单位:分)

    SOL61(解题序列,子结构静力分析。)

    CEND(同上)

2.2  NASTRAN程序提供的解题序列

    这些解题序列可供计算者解题使用。

1. 固定格式和固定格式更改解题序列

代号

解题序列名称

缩写代号

3

固有模态

 

5

屈曲

 

24

静态和线性热传输

 

25

固有模态(老的)

 

26

直接频率响应

 

27

直接瞬态响应

 

28

直接复特征值

 

29

模态复特征值

 

30

模态频率响应

 

31

模态瞬态响应

 

47

周期静态

 

48

周期模态

 

注:上述解题序列可以使用ALTER修改DMAP序列,支持再起动功能。

其中固定格式52425还可使用子集,其子集如下:

子集代号

从固定格式中撤去的项

 

1

循环控制指令

 

2

进行加速度数据回代运算

 

3

结构绘图操作

 

4

网点力数据回代(GPFDR)及单元力数据回代

 

 

2. 后来开发的解题序列

    下面的解题序列使用的DMAP序列,没有再启动表,不支持再起动功能。

代号

解题序列名称

 

21

静态气弹性响应

 

41

模态综合,揉度法

 

42

模态综合,HYBRID

 

43

模态综合,刚度法

 

51

设计灵敏度,静态

 

52

设计灵敏度,模态

 

53

设计灵敏度,屈曲

 

60

检查点,数据库

 

61

静态,数据库

 

62

超单元静态,替换求解

 

63

固有模态,数据库

 

64

几何非线性分析

 

65

屈曲,数据库

 

66

材料非线性

 

67

直接复特征值,数据库

 

68

直接频率响应,数据库

 

69

直接瞬态响应,数据库

 

70

模态复特征值,数据库

 

71

模态频率响应,数据库

 

72

模态瞬态响应,数据库

 

74

稳态非线性热传输,数据库

 

75

空气动力颤振,数据库

 

76

空气动力响应,数据库

 

77

周期屈曲

 

78

周期频率响应

 

81

周期静态,数据库

 

82

周期静态,替换解

 

83

周期静态,数据库

 

88

周期频率响应,数据库

 

89

瞬态热传输,数据库

 

91

带惯性释放的静态,数据库

 

99

非线性瞬态响应

 

 

3 情况控制卡的设置

    情况控制卡自CEND后的第一张卡开始,以BEGIN BULK结束。用以定义子结构情况、对巨型数据卡作选择及提出打印、绘图输出请求等。情况控制卡也是自由字场格式。

3.1 常用的情况控制卡

1. 多种载荷静态分析

    DISP=ALL(位移)

    MPC=3(多点约束)

SUBCASE1

    SPC=2(单点约束)

    TEMPLOAD=101(温度载荷)

LOAD=11(载荷)

SUBCASE2

    SPC=2(单点约束)

    DEFORM=52(单元变形)

    LOAD=12(载荷)

SUBCASE3

    SPC=4(单点约束)

    LOAD=12(载荷)

SUBCASE4

    MPC=4(多点约束)

    SPC=4(单点约束)

2. 子情况的线性组合

    SPC=2(单点约束)

    SET1=1THRU102030(输出请求使用的网点号)

    DISP=ALL(位移)

    STRESS=1(应力)

SUBCASE1

    LOAD=101(载荷)

    CLOAD=ALL(载荷)

SUBCASE2

    LOAD=201(载荷)

    CLOAD=ALL(载荷)

SUBCASE51

    SUBSEQ=1.01.0(两子情况之和)

SUBCASE52

    SUBSEQ=2.51.5(两子情况倍数和)

3. 带一个对称平面的静态分析

    SET1=111213151(输出请求使用的网点号)

    SET2=1 THRU10101 THRU110(输出请求使用的集号)

    DISP=1(位移)

    ELFORCE=2(单元力)

SYM1

    SPC=11(单点约束)

    LOAD=21(载荷)

    CLOAD=ALL(载荷)

SYM2

    SPC=12(单点约束)

    LOAD=22(载荷)

SYMCOM3

    SUBSEQ=1.01.0(两子情况之和)

SYMCOM4

    SYMSEQ1.0-1.0(两子情况之差)

4. 静态分析中REPCASE(定义附加输出请求的子情况)的使用

    SET1=1 THRU10101 THRU110201 THRU210

    SET2=21 THRU30121 THRU130221 THRU230

    SET3=31 THRU40131 THRU140231 THRU240

SUBCASE1

    LOAD=10(载荷)

    SPC=11(单点约束)

    DISP=ALL(位移)

    SPCFOECE=1(单元约束力)

    ECFORCE=1(单元力的非零分量)

REPCASE2

    ELFORCE=2(集2规定的单元力)

REPCASE3

    ELFORCE=3(集3规定的单元力)

5. 特征值分析中MODES(规定特征值问题子情况)的使用

    METHOD=2(求解方法)

SPC=10(单点约束)

SUBCASE1

    DISP=ALL(位移)

    STRESS=ALL(应力)

    MODES=2(模态

SUBCASE2

    DISP=ALL(位移)

6. 具有多种载荷两个超单元的静态分析

    SEALL=ALL(要求程序运行到完成)

    SUPER=ALL(对所有超单元使用相同子情况)

    DISP=ALL(位移)

    ESE=ALL(超单元)

SPC=1000(单点约束)

SUBCASE11

    LOAD=1000(载荷)

SUBCASE12

    LOAD=1002(载荷)

3.2 情况控制卡的内容

情况控制卡一般包括:子情况定义、数据选择、输出选择和超单元控制。

1. 子情况定义

1)输出请求定义符

OUTPUT打印输出请求开始(选择的)

OUTPUTPLOT)结构绘图输出请求开始

OUTPUTPOST)网点应力输出请求开始

OUTPUTXYOUT)曲线输出请求开始

OUTPUTXYPLOT)曲线绘图输出请求开始

OUTPUTCARDS)抑制处理巨型数据

ENDCARDS恢复处理巨型数据

2)子情况定义符

SUBCASE定义子情况开始

SUBCOM处理子情况的线性组合子情况开始

SYM定义对称子情况开始

SYMCOM定义形成对称组合的子情况开始

REPCASE定义附加输出请求的子情况开始

3)子情况控制

SUBSEQ定义SUBCOM中线性组合系数

SYMSEQ定义SYMCOM中对称组合系数

MODES规定特征值问题子情况重复

MASTER定义一个新的MASTRE子情况

2. 数据选择

1)静态载荷选择

LOAD选择静态载荷条件

DEFORM选择单元变形集

CLOAD选择超单元静态载荷组合

2)动态载荷选择

DLOAD选择动态载荷条件

LOADSET选择动态载荷中使用的静态载荷集

NONLINEAR选择瞬态响应非线性载荷条件

3)约束选择

SPC选择单点约束集

MPC选择多点约束集

AXISYMMETRIC规定壳问题或液弹性问题的条件

DSYM选择周期对称的对称选择项

4)热力场选择

TEMPERATURELOAD)选择静态热载荷的温度集

TEMPERATUREMATERIAL)选择温度有关材料性质的温度集

TEMPERATURE选择静态载荷和材料性质的温度集

TEMPERATUREESTIMATE)选择热传输问题的温度

5)动态解条件

DYNRED选择动态减缩条件

METHOD选择实特征值分析条件

C METHOD选择复特征值分析条件

SDAMPING选择模态阻尼行列式表

FREQUENCY选择频率响应分析频率集

RANDOM选择随机分析的功率谱密度函数

IC选择直接频率响应的初始条件

TSTEP选择瞬态响应积分用的时间步长

6)直接输入矩阵

B2GG选择加在约束之前的阻尼矩阵

B2PP选择阻尼矩阵

K2GG选择加在约束之前的刚度矩阵

K2PP选择刚度矩阵

M2GG选择加在约束之前的质量矩阵

M2PP选择质量矩阵

TEL选择传递系数

P2G选择载荷矩阵

MFLUID选择MFLUID巨型数据卡

7)非线性分析

NLPARN选择非线性分析参数

TSTEPNL选择非线性分析瞬态时间步

3. 输出选择

1)输出控制

TITLE规定每个打印页第一行文字

SUBTITLE规定每个打印页第二行文字

LABEL规定每个打印页第三行文字

LINE设置每个打印页数据行数(默认值取决于设备,通常为50/页)

MAXLINES 设置最大输出行数(默认值为100000

ECHO选择巨型数据卡回声选择项,默认值是分类后的回声

SKIPON定义情况控制卡中不作处理的卡片

ECHPPFF 抑制情况控制卡回声

SKIPOFF 恢复情况控制卡的卡片处理

ECHOON恢复情况控制卡回声

PAGE使情况控制卡回声页推出

PLOTID为绘图输出第一图框规定BCD识标

2)集的定义

SET 定义输出请求使用的点号、单元号、频率或时间列表

SET2定义设计灵敏度的一对集号

OFREOUENCY选择随机响应问题输出请求的频率集

TSTEP选择随机响应问题输出请求的时间步

OTIME选择随机响应问题输出请求的时间步子集

PARTN规定分割运算的网点列表

SENSITY定义灵敏度矩阵请求

3)输出请求物理集

DISPLACEMENT请求物理集的位移或VECTOR

SVECTOR请求解集模态特征值输出

VELOCITY请求物理集的速度

ACCELERATION请求物理集的加速度

ELFORCE请求结构单元的力

FORCE请求结构单元的力

STRESS请求结构单元的应力

ELSTRESS请求结构单元的应力

GPSTRESS请求网点应力

STRFIELD请求后处理的网点应力

STRAIN请求板单元集应变

GPFORCE请求点集的网点力平衡

ESE请求单元集的约束能

FLUX请求热传输单元集的热通量及梯度

SPCFORCES请求点集约束的单元约束力

LOAD选择静态分析输出的外加载荷集

PRESSURE请求点集液弹性压力输出

THERMAL请求热传输问题点集温度

NOUTPUT请求周期对称问题的物理输出

4)解集输出请求

HARMONICS规定锥壳及液弹性问题输出请求的周期项

HOUTPUT请求周期对称问题的周期输出

SDISPLACEMENT请求点集或模态坐标的独立分量位移

SVECTOR请求点集或模态坐标的独立分量

SVELOCITY请求点集或模态坐标的独立分量速度

SACCELERATION请求点集或模态坐标的独立分量加速度

NLLOAD选择瞬态响应输出的非线性载荷集

MPRES请求选择表面单元压力

4. 超单元控制

SUPER规定超单元标识号及复核顺序号

SEMGENERATE规定生成刚度、质量及阻尼矩阵的超单元标识号

SELGENERATE规定生成载荷向量的超单元标识号

SEALL联合SEMGENERATESELGENERATESEKREDUCESEMREDUCESELREDUCE的功能

SEKREDUCE规定组装及减缩刚度矩阵的超单元标识号

SEMREDUCE规定组装及减缩质量和阻尼矩阵的超单元标识号

SELREDUCE规定组装和减缩的静态载荷矩阵的超单元标识号

SEFINAL规定最后组装的超单元标识号

SEEXCLUDE规定不组装到它的下游超单元的超单元

SEDR规定进行数据回代的超单元标识号

4 巨型数据卡的生成

    巨型数据卡自BEGIN BULK后的卡片开始,以ENDDATA结束。它包括结构模型的全部细节和求解条件。巨型数据卡的任何部位都可以扦入注解卡片,注解卡片在第一列用$标识。

4.1 巨型数据卡格式

    巨型数据卡格式有小字场格式、大字场格式和自由格式三种。小字场格式分为10个区,每个区占8个字符。大字场格式分为12个区,占两行数据,每行的第一个区和最后一个区占8个字符,其余区占16个字符。

    无论小字场格式还是大字场格式,如果一行数据区容纳不下,要用多行数据区表示,则需要在前一行末尾数据区的开始位置和续行第一个数据区的开始位置填加“*”和相同的区分符,表示行数据的连接。

1. 小字场格式

8个字节

8个字节

8个字节

8个字节

8个字节

8个字节

8个字节

8个字节

8个字节

8个字节

 

2. 大字场格式

8个字节

16个字节

16个字节

16个字节

16个字节

8个字节

 

8个字节

16个字节

16个字节

16个字节

16个字节

8个字节

 

3. 自由格式

自由格式是在一行数据中,用逗号“,”将两个数据分开。自由格式不严格区分每个数据占用多少字符位置。如果要跳过一个数据区,用两个连续的逗号“,,”表示,如果要跳过两个数据区,用三个连续的逗号“,,,”表示,其他情况依次类推。自由格式数据区的整数和字符串,不能超过8个字符的长度。

4.2  巨型数据卡标识符说明

1. 几何标识符

1)网点

    GRID网点位置,坐标系选择

    GRIDB轴对称流体问题边界上网点位置

    GRIDSET关于GRID卡的默认选择项

    SEQGP网格和纯量点的重新排序

2)坐标系

    CORDIC圆柱坐标系定义

    CORDIR直角坐标系定义

    CORDIS球坐标系定义

    BEAMOR关于CBEAM的方位默认

    BAROR关于CBAR的方位默认

3)纯量点

    SPOINT纯量点定义

    EPOINT关于动态额外点的定义

    GRIDS 声穴分析的纯量自由度

    GRIDF声穴分析的纯量自由度

    SEQGP网点和纯量点号的重新排序

    SEQEP额外点号的重新排序

4)流体点

    GRIDBRINGFL上的网点位置

    RINGFL环(流体点)的定义

    GRIDF声穴分析的纯量自由度

    GRIDS声穴分析的纯量自由度

    PREEPT数据回代表面点的位置

    PRESPT数据回代压力点的位置

FSLIST在自由表面边界上的流体(RINGFL)的列表

SLBDY在流体和经向切槽之间连接外切槽上点的列表

5)轴对称

    AXIC定义圆锥壳体问题的调和数

    AXIF定义轴对称流体分析的参数

    FLSYM轴对称的对称控制

    AXSLOT定义声穴分析参数

    RINGAX圆锥壳体问题环的位置

    SECTAX RINGAX上扇形的位置

POINTAX RINGAX上点的位置

6)周期对称

    CYAX定义对称轴上的网点

    CYJOIN定义扇形块上的边界点

7)超单元分析

    GRID定义超单元的内部点

SESET定义超单元的内部点

CSUPEXT定义超单元的外部点

CSUPER定义恒等或镜象超单元或外部超单元的网点连接

SEQSEPCSUPER卡定义恒等或镜象超单元自由度的内部顺序

RELEASE定义超单元外部网点的释放自由度

SEELT改变单元的超单元资格

2. 单元标识符

1)弹性线性单元

    CBAR棱柱形梁的连接定义

    PBAR CBAR的性质定义

    BAROR CBAR方位和性质的默认值

    BEAMOR CBEAM方位和性质的默认值

    CBEAM一般梁单元的连接定义

    CBEND弯梁的连接定义

    PBEND CBEND的性质定义

    CONROD具有轴向和扭转刚度的杆的连接定义

    PROD CROD性质定义

    CTUBE具有轴向和扭转刚度的管的连接定义

    PTUBE CTUBE的性质定义

2)弹性表面单元

    CTRIA3具有弯曲及膜刚度的等参三角形的连接定义

PSHELL CTRIA3CTRIA6CQUAD4CQUAD8的性质定义

CTRIA6具有6个网点的曲线三角形壳单元的连接定义

CQUAD4具有弯曲及膜刚度的等参四边形的连接定义

CQUAD8具有8个网点的曲线四边形壳单元的连接定义

CSHEAR剪切板的连接定义

PSHEAR CSHEAR的性质定义

PCOMP复合材料层的性质定义

3)弹性实体单元

    CTETRA常应变四面体的连接定义

    CPENTA具有615个网点的五面体实体单元的连接定义

CHEXA1定义由四边形面组成的六面实体单元

CHEXA具有820网点的六面实体单元的连接定义

CHEX20具有最大为20个网点的等参六面体的连接定义

PHEX CHEXA的性质定义

PSOLID CHEXACPENTA的性质定义

4)弹性纯量单元

CELASi纯量弹簧的连接定义,当i=4i=2时也带性质定义

PELAS CELAS1CELAS3的性质定义

GENEL用刚性系数或柔性影响系数定义单元

5)轴对称单元

CCONEAX圆锥壳体的连接定义

PCONEAX CCONEAX的性质定义

CTRIARG常应变三角形环的连接和性质的定义

CTRAPRG体形环的连接和性质定义

CTRIAX6线应变三角形环的连接和性质定义

6)刚体单元

RBAR定义每端有六个自由度的刚性棒

RBE1定义连接任意数量网点的刚性体

RBE2定义以一个网点为自由度的刚性体

RBE3 定义在一个参考网点处的运动,其运动为其它网点集运动的加权平均值

RROD定义带铰链连接的刚性杆

RSPLINE定义以网点位移插值的多点约束

RTRPLT定义刚性三角形

7)质量单元

CMASSi纯量质量的连接定义,当i=2i=4时也定义性质

PMASS CMASS1CMASS2的性质定义

CONM1定义在一个网点处的6×6阶质量矩阵

CONM2定义在一个网点处的集中质量

8)阻尼单元

CDAMPi纯量阻尼的连接定义,当i=2i=4时也定义性质

PDAMP CDAMP1CDAMP3的性质定义

CVISC粘性阻尼单元的连接定义

PVISC CVISC的性质定义

9)流体单元

CAXIFi定义声穴分析的轴对称流体单元

CFLUIDi定义轴对称流体单元

CSLOTi定义声穴分析的切槽单元

ELIST定义结构单元的湿边

10)热传输单元

CHBDY边界单元的连接定义

PHBDY CHBDY的性质定义

CFTUBE FTUBE单元的连接定义

PFTUBE FTUBE单元的性质定义

下列弹性单元也可以当作热传输单元使用:

线性    BARRODCONRODTUBEBEAMBEND

      TRIA3TRIA6QUAD4

轴对称  TRIARGTRAPRG

实体    TETRAHEXAPENTAHEXA1HEXA2

11)哑单元

ADUMi CDUMi单元的属性

CDUMi 用户定义单元的连接定义

PDUMi CDUMi的性质定义

12)非线性单元

CGAP定义间隙和摩擦单元

PGAPCGAP的性质定义

13)复合单元

PCOMP定义复合材料层的性质

3. 材料标识符

1)各向同性

MAT1定义弹性材料性质

MAT4定义热材料性质

2)各向异性

MAT2定义二维单元各向异性材料性质

MAT3定义TRIARGTRAPRGTIAX6单元正交材料性质

MAT5定义各向异性热材料性质

MAT8定义正交材料性质

MAT9定义等参实体单元各向异性材料

3)温度有关材料

MATT1-5温度有关MAT1MAT5材料的表引用

MATT9温度有关MAT9材料的表引用

TEMP定义网点温度

TEMPD规定网点处的默认温度

TEMPPi定义表面单元的温度场

TEMPRB定义线单元温度场

TEMPAX定义圆锥壳体问题的温度场

TABLEMi生成温度有关材料性质表函数

4)应力有关材料

MATS1应力有关MAT1材料的表引用

TABLES1定义应力—应变函数表

5)流体

AXIF包含质量密度和容积模数的默认值

AXSLOT包含质量密度和容积模数的默认值

BDYLIST包含边界的质量密度

CFLUIDi包含质量密度和大模数

CSLOTi包含质量密度和大模数

FSLIST包含自由表面的质量密度

SLBDY包含流体和径向切槽连接处的质量密度

MFLUID定义不可压缩流体的性质

4. 约束标识符

1)单点约束

SPC定义单点约束和强制位移

SPC1定义单点约束

SPCADD定义SPC1卡的SPC单点约束集的联合

SPCAX定义圆锥壳问题单点约束

GRID包括单点约束定义

GRIDB包括单点约束定义

FLISYM在轴对称流体问题中,边界的对称控制

GRDSET包括单点约束默认

2)多点约束

MPC定义两个或多个自由度的线性关系

MPCADD定义MPC**多点集联合

MPCAX定义圆锥壳体问题多点约束

POINTAX程序生成锥壳上的点的MPC方程

RBAR程序生成刚性棒的MPC方程

RBE1-3程序生成RBE1RBE2RBE3MPC方程

RROD程序生成刚性杆的MPC方程

RSPLINE程序生成样条单元的MPC方程

RTRPLT程序生成刚性三角形板的MPC方程

3)划分

ASET定义分析集的独立自由度

ASET1定义分析集的独立自由度

QMIT定义省略集的非独立自由度

OMIT1定义省略集的非独立自由度

OMITAX定义圆锥壳体问题省略的自由度

GRID定义超单元的内部自由度

SESET定义超单元的内部自由度

CSUPEST定义超单元的外部自由度

RELEASE定义超单元外部点非连接自由度

SEELT改变超单元的单元成员资格

4)自由体支撑

SUPORT定义一定的反作用坐标

SUPAX定义圆锥壳体问题确定的反作用坐标

CYSUP定义周期对称问题确定的反作用坐标

5)部件模态边界条件

BSET定义剩余结构固定边界点

BSET1定义剩余结构固定边界点

CSET定义剩余结构自由边界点

CSET1定义剩余结构自由边界点

QSET定义剩余结构广义坐标

QSET1定义剩余结构广义坐标

SEBSET定义超单元固定边界点

SEBSET1定义超单元固定边界点

SECSET定义超单元自由边界点

SECSET1定义超单元自由边界点

SEQSET定义超单元广义坐标

SEQSET1定义超单元广义坐标

SESUP定义超单元刚体模态所引用的自由边界点

6)用户集

DEFUSET定义用户集的名称

SEUSET定义超单元用户集

SEUSET1定义超单元用户集

USET用户集定义

USET1用户集定义

5. 载荷标识符

1)静态载荷

CLOAD定义超单元载荷静载荷组合

DEFORM线性单元的强制轴向变形

FORCE定义网点集中载荷

FORCEi定义网点集中载荷

GR**定义重力载荷向量

MOMENT定义网点力矩

MOMENTi定义网点力矩

PLOAD定义在面积上的压力载荷

PLOAD1定义在BARBEAMBEND单元的分布和集中载荷

PLOAD2定义表面单元压力载荷

PLOAD3定义HEX20单元表面压力载荷

PLOAD4定义HEXAPENTATRIA3QUAD4QUAD8单元表面的压力载荷

PLOADX定义TRIAX6的压力载荷

RFORCE定义离心力场产生的载荷

SPCD定义强制位移值

SLOAD定义纯量点载荷

LOAD静态载荷集的线性组合

TEMP定义网点温度

TEMPD规定网点默认温度

TEMPPi定义表面单元的温度场

TEMPRB定义线性单元温度场

FORCEAX定义圆锥壳体问题集中载荷

MOMAX定义圆锥壳体问题力矩

PRESAX定义圆锥壳体问题压力载荷

TEMPAX定义圆锥壳体问题温度场

LOADCYH定义周期对称分析静态载荷的调和系数

LOADCYN定义周期对称分析的物理载荷输入

LOADCYT定义AXI类型周期对称问题载荷输入

2)动态载荷

DEREA动态载荷比例因子定义

DELAY动态载荷函数时间延迟定义

DPHASE动态载荷函数相位提前定义

RLOADi频率相关载荷定义

TLOADi时间相关载荷定义

NOLINi非线性瞬态载荷定义

TABLEDi生成动态载荷的表函数

DLOAD动态载荷集线性组合

LOADCYH在周期对称分析中定义动态载荷调和系数

LOADCYN定义周期对称分析的物理载荷输入

LSEQ定义动态分析的静态载荷集

3)热传输

NFTUBE定义热对流非线性瞬态载荷

NOLINS定义非线性瞬态辐射热传输

QHBDY定义流入一组网点的均匀热流

QBDY1定义流入HBDY单元的均匀热流

QBDY2定义流入HBDY单元网点的热流

QVECT定义从远距离热流到HBDY单元的热流向量

QVOL定义内部热生成

RADLST定义辐射面积表

RADMTX定义辐射交换系数矩阵

TEMP定义网点温度

TEMPD规定网点默认温度

VIEM定义辐射交换计算的阴影和局部网格尺寸

6. 问题控制标识符

1)屈曲分析

EIGB定义特征值抽出数据

2)特征值分析

EIGR定义实特征值抽出数据

EIGC定义复特征值抽出数据

EIGP定义复特征值分析点

TARDMP1定义作为频率函数的结构阻尼表

3)周期对称

CYSYM定义周期参数

4)动态

DYNRED定义动态简缩数据

CREEP定义蠕变特性

5)灵敏度

DSCONS定义设计约束

DVAR定义设计变量

DVSET定义设计变量集性质

7. 其他标识符

1)注释

    $ 在巨型数据堆的为分类回声中插入注释卡

2)删除

    / 再启动时从巨型数据堆中删除的卡

3)参数

    PARAM 规定在DMAP序列或固定格式中采用的参数值

4)直接矩阵输入

    CONM1 定义网点6×6质量矩阵

5)频率响应

FREQ求解问题的频率列表

FREQi定义问题解的一组频率

TABDMP1定义作为频率函数的结构阻尼表

6)随机响应

RANDPS定义载荷集功率谱密度因子

RANDT1定义自相关函数计算用的时间滞后常数

TABRND1定义频率函数的功率谱密度表

7)瞬态响应

TIC规定位移和速度的初值

TSTEP规定解和输出时间步间隔

TSTEPNL规定非线性瞬态分析参数控制和数据

8)非线性分析

NLPARM规定非线性分析参数

DMI用户定义直接矩阵输入

DMIG与网点有关的直接矩阵输入

DMIG,UACCEL强制加速度的直接矩阵输入

DMIAX流体分析直接矩阵输入

TF定义动态传递函数

9)表输入

DTI用户定义直接输入表

DTI,ESTDATA重新设置超单元估算数据

DTI,SETREE 用户设计超单元树

DTI,SPECSEL 响应谱输入相关表

DTI,SPSEL 响应谱生成相关表

TABDMP1定义作为频率函数的结构阻尼表

TABLEDi生成动态载荷函数表

TABLEi生成与温度有关的材料性质函数表

TABLES1定义应力—应变函数表

TARND1定义作为频率函数的功率谱密度表

10)输出控制

CBARAO定义沿BAR单元轴向的附加输出点

FREEPT定义液弹性问题数据回代表面点位置

PLOTEL定义绘图的哑单元

POINTAX定义圆锥壳环(RINGAX)上位移回代的点

PRESPT液弹性问题数据回代压力点位置

SET1定义网点集

TSTEP规定瞬态响应数据回代时间步间隔

TSTEPNL规定非线性解时间步控制

4.3 常用的巨型数据卡

1. 网点数据卡

1GRID数据卡:用于定义有限元模型中常用的网点

GRID

ID

CP

X1

X2

X3

CD

PC

SEID

 

说明:ID  网点编号;

      CP  网点的参考坐标系号;

      X1 X2 X3  网点在坐标系中的坐标值;

      CD  定义网点位移、自由度、约束和求解向量的参考坐标系号;

      PC  网点的永久约束自由度,为16的整数,分别表示对应的6个自由度;

      SEID  超单元编号。

2GRIDB数据卡:用于定义轴对称结构模型的轴对称网点

GRIDB

ID

 

 

PHI

 

CD

PC

IDF

 

说明:ID  网点编号;

      PHI  方位角;

      CD  定义网点位移参考坐标系号或空白;

      PS  网点的永久约束自由度,为16的整数,分别表示对应的6个自由度;

      IDF  RINGFL数据卡的编号。

3SPOINT数据卡:用于定义标量点

SPOINT

ID1

ID2

ID3

ID4

ID5

ID6

ID7

ID8

 

替代格式:

SPOINT

ID1

THRU

ID2

 

 

 

 

 

 

说明:ID1-8  标量点编号

2. 单元连接卡及其属性

1)标量单元(纯量单元):连接两个重合网点之间的两个自由度或基础上一个网点中的一个自由度和基础之间的单元。标量单元没有几何尺寸,也不需要单元坐标。标量单元有质量单元、弹簧单元和阻尼单元等。

质量单元:有CMASS1CMASS4个单元卡

CMASS1

EID

PID

G1

C1

G2

C2

 

 

 

 

CMASS2

EID

M

G1

C1

G2

C2

 

 

 

 

CMASS3

EID

PID

S1

S2

 

 

 

 

 

 

CMASS4

EID

M

S1

S2

 

 

 

 

 

说明:EID  单元编号;

      PID  单元质量属性PMASS数据卡的编号

      M   单元质量;

      G1G2  网点编号或标量点编号;

      C1C2  分量号,为06之间的正整数。如果G1G2输入时,则C1C2为零或空。当G2C2输入时,将形成耦合质量矩阵,当G2C2不输入时,将形成非耦合质量矩阵;

      S1S2  标量点的编号。

质量单元的属性:有CMASS1CMASS3单元的属性(CMASS2CMASS4单元的属性直接在其本身的数据卡中定义)。

PMASS

PID1

M1

PID2

M2

PID3

M3

PID4

M4

 

说明:PIDi  PMASS数据卡的编号;

      Mi  标量单元的质量;

      PMASS数据卡一次可以定义四个质量属性。

弹簧单元:有CELAS1CELAS4个数据卡

CELAS1

EID

PID

G1

C1

G2

C2

 

 

 

 

CELAS2

EID

K

G1

C1

G2

C2

CE

S

 

 

CELAS3

EID

PID

S1

S2

 

 

 

 

 

 

CELAS4

EID

K

S1

S2

 

 

 

 

 

说明:EID  单元编号;

      PID  单元刚度属性PELAS数据卡的编号;

      K  弹簧的刚度;

      CE  阻尼系数;

      S  应力系数;

      G1G2  网点编号或标量点编号;

      C1C2  位移分量号,为06之间的正整数,如果G1G2为标量点,则C1C2为零或空;

      S1S2  标量点编号,两者不相等。

弹簧单元的属性:PELAS属性定义CELAS1CELAS3单元的属性(CELAS2CELAS4单元的属性直接在其本身的数据卡中定义)。

PELAS

PID1

K1

GE1

S1

PID2

K2

GE2

S2

 

说明:PIDi  单元属性的编号;

      Ki  弹簧的刚度;

      GEi  弹簧的阻尼;

      Si  应力系数;

      PELAS卡一次可以定义两个属性。

阻尼单元:有CDAMP1CDAMP5个数据卡

CDAMP1

EID

PID

G1

C1

G2

C2

 

 

 

 

CDAMP2

EID

B

G1

C1

G2

C2

 

 

 

 

CDAMP3

EID

PID

S1

S2

 

 

 

 

 

 

CDAMP4

EID

B

S1

S2

 

 

 

 

 

 

CDAMP5

EID

PID

G1

G2

 

 

 

 

 

说明:EID  单元编号;

      PID  单元阻尼属性PDAMP属性卡的编号;

      B  阻尼值;

      G1G2  网点编号或标量点编号;

      C1C2  位移分量号,为06之间的正整数,如果G1G2为标量点,则C1C2为零或空;

       S1S2  标量点编号,两者不相等。

阻尼单元的属性:PDAMP属性卡定义CDAMP1CDAMP3单元的阻尼属性(CDAMP2CDAMP4单元的阻尼属性值在其本身的数据卡中直接定义)。PDAMP5属性卡只用于热传输分析,定义CDAMP5单元的阻尼属性。

PDAMP

PID1

B1

PID2

B2

PID3

B3

PID4

B4

 

 

PDAMP5

PID

MID

B

 

 

 

 

 

 

说明:PIDi  单元属性的编号;

      Bi  阻尼属性值;

      MID  材料属性卡MAT4MAT5的数据卡编号;

      B  MAT4MAT5的数据卡中的CP数据的乘积系数。

2)一维单元(线单元):常用的一维单元有杆单元(CROD)、管单元(CTUBE)、弯曲单元(CBEND)、棒单元(CBAR)和梁单元(CBEAM)等。

杆单元:有CRODCONROD数据卡。杆单元只承受拉伸和扭转。

CROD

EID

PID

G1

G2

 

 

 

 

 

 

CONROD

EID

G1

G2

MID

A

J

C

NSM

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  单元属性卡PROD的编号;

      G1G2  单元网点号;

      MID  材料数据卡的编号,对于结构分析只能选择MAT1,对于热分析可使用MAT4MAT5

      A  杆单元的横截面面积;

J  扭转常数;

扭转应力系数;

      NSM  单位长非结构质量;

      CONROD单元是CROD单元的替代单元,CONROD单元用CONROD数据卡定义,不需要额外的属性。

杆单元属性:用PROD数据卡定义。

PROD

PID

MID

A

J

C

NSM

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

      MID  材料属性卡的编号,对于结构分析只能选择MAT1,对于热分析可使用MAT4MAT5

      A  杆单元的横截面面积;

      J  扭转常数;

      C  扭转应力系数,扭转应力为

      NSM  单位长的非结构质量。

管单元:用CTUBE数据卡定义。

CTUBE

EID

PID

G1

G2

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID 单元属性卡的编号;

      G1G2  网点编号。

管单元的属性:用PTUBE数据卡定义。

PTUBE

PID

MID

OD

T

NSM

OD2

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

      MID  材料卡的编号,对于结构分析只能选用MAT1,对于热分析可以使用MAT4MAT5

      OD  管路的外直径;

      T  管路的厚度;

      NSM  单位长的非结构质量;

      OD2  只用于热分析,第二网点(G2)处管路的外直径。

弯曲单元:用CBEND数据卡定义,它是曲率半径为常数的一维弯曲单元,可用于分析弯曲梁和弯管,包含拉伸、扭转和在两个垂直平面的弯曲及相应的横向剪切。有一张替代格式。

CBEND

EID

PID

GA

GB

X1

X2

X3

GEOM

 

 

CBEND

EID

PID

GA

GB

GO

 

 

GEOM

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  单元属性卡的编号;

      GAGB  网点编号;

      X1X2X3  GA开始的矢量v的分量;

      GO  是替代格式中确定矢量v方向的网点,v的方向是从GAGO

      GEOM  14的整数,用于确定单元弯曲的方向。

      第二张卡是第一张卡的替代格式。

弯曲单元的属性:用PBEND属性卡定义,备有一张替代格式。

PBEND

PID

MID

A

I1

I2D   

5

J

RB

THETAB

 

 

C1

C2

D1

D2

E1

E2

F1

F2

 

 

K1

K2

NSM

RC

ZC

DELTAN

 

 

 

 

PBEND

PID

MID

FSI

RM

T

P

RB

THETAB

 

 

 

 

NSM

RC

ZC

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID  材料数据卡编号;

横截面的面积;

I1 I2  分别为平面1、平面2的惯性矩;

扭转常数;

RB  质心线的弯曲半径;

THETAB  单元弧的角度;

Ci Di EiFi  为距离几何质心的应力恢复点的rz坐标;

K1 K2  剪切刚度系数,平面1和平面2的剪切刚度分别为K1×A×GK2×A×GG剪切刚度模量;

NSM  单位长度的非结构质量;

RC ZC  几何质心离网点GAGB的径向偏置距离和垂直偏置距离;

DELTAN  中性轴从几何质心处的偏置,正值表示偏向曲率中心。

第二张卡是第一张卡的替代格式。

棒单元:用CBAR数据卡定义,为棱柱的一维弯曲单元,承受拉压、弯曲和剪切。

CBAR

EID

PID

GA

GB

X1

X2

X3

 

 

 

PA

PB

W1A

W2A

W3A

W1B

W2B

W3B

 

 

CBAR

EID

PID

GA

GB

G0

 

 

 

 

 

PA

PB

W1A

W2A

W3A

W1B

W2B

W3B

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  单元属性卡的编号;

      GAGB  网点编号;

      X1X2X3  GA开始的矢量v的分量;

      GO  是替代格式中确定矢量v方向的网点,v的方向是从GAGO

      PAPB  分别为在端点AB处被释放的自由度;

      W1AW2AW3AW1BW2BW3B  分别为在网点GAGB的位置坐标系中的偏置矢量WaWb

第二张卡是第一张卡的替代格式。

棒单元的属性:用PBAR数据卡定义。

PBAR

PID

MID

A

I1

I2

J

NSM

 

 

 

C1

C2

D1

D2

E1

E2

F1

F2

 

 

K1

K2

I12

 

 

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID  材料数据卡编号;

横截面的面积;

I1 I2 I12  平面1、平面2的惯性矩;

扭转常数;

NSM  单位长度的非结构质量;

C1 C2 D1 D2 E1 E2 F1 F2  应力恢复系数点

K1 K2  剪切刚度系数,PBAR单元在平面1和平面2的剪切刚度分别为K1×A×GK2×A×GG剪切刚度模量,如果I120,则K1 K2被忽略,如果A=0,则K1 K2必须为空。

梁单元:用CBEAM数据卡定义,它包含在两个相互垂直平面内的拉伸、扭转、弯曲和剪切。梁单元CBEAM不仅具有CBAR单元的所有属性,还有一些特殊属性,如在单元端点和中间点上的横截面可以不一样,中性轴和剪切中心不必重合,支持非线性材料等。

CBEAM

EID

PID

GA

GB

X1

X2

X3

 

 

 

PA

PB

W1A

W2A

W3A

W1B

W2B

W3B

 

 

SA

SB

 

 

 

 

 

 

 

 

CBEAM

EID

PID

GA

GB

G0

 

 

 

 

 

PA

PB

W1A

W2A

W3A

W1B

W2B

W3B

 

 

SA

SB

 

 

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  PBEAMPBCOMPPBEAML数据卡的编号;

      GAGB  网点编号;

      X1X2X3  从为在GA坐标系中矢量v的分量;

      GO  是替代格式中确定矢量v方向的网点,v的方向是从GAGO

      PAPB  分别为在端点AB处被释放的自由度;

      W1AW2AW3AW1BW2BW3B  分别为在网点GAGB的位置坐标系中的偏置矢量WaWb

      SASB  为网点或标量点的编号,这些点的自由度计算翘曲变量

第二张卡是第一张卡的替代格式。

梁单元的属性:用PBEAML数据卡定义

PBEAM

PID

MID

AA

I1A

I2A

I12A

JA

NSMA

 

 

C1A

C2A

D1A

D2A

E1A

E2A

F1A

F2A

 

 

SO

X/XB

A

I1

I2

I12

J

NSM

 

 

C1

C2

D1

D2

E1

E2

F1

F2

 

 

K1

K2

S1

S2

NSIA

NSIB

CWA

CWB

 

 

M1A

M2A

M1B

M2B

N1A

N2A

N1B

N2B

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID  材料数据卡编号;

      AA)端点A处横截面面积;

      I1AI2AI12A  端点A处横截面的惯性矩;

      JA  扭转常数;

      NSMA  端点A处单位长度的非结构质量;

      CiADiAEiAFiA  端点A处相对于剪切中心的应力恢复系数点;

      CiDiEiFi  应力恢复系数点;

SO  SOYES表示在CiDiEiFi点计算应力恢复;SOYESA表示用与A端处相同的应力恢复系数点CiADiAEiAFiA计算应力恢复;SONO表示不计算应力恢复;

      X/XB  单元坐标系中距A的距离x

      A  x处的横截面面积;

      I1I2I12  x处的横截面的惯性矩;

      J  x处扭转常数;

      NSM  x处单位长度的非结构质量;

      K1K2  剪切刚度系数,在平面1和平面2内的剪切刚度分别为K1×A×GK2×A×GG剪切刚度模量;

      S1S2  剪切释放系数;

      NSIANSIB  在端点AB处关于非结构质量的质心单位长度的非结构质量惯性矩;

      CWACWB  在端点AB处的翘曲系数;

      MiAMiB  端点AB处的非结构质量的质心坐标;

NiANiB  端点AB处的中性轴的坐标。

横截面对称性梁单元的属性:用PBCOMP数据卡定义

PBCOMP

PID

MID

A

I1

I2

I12

J

NSM

 

 

K1

K2

M1

M2

N1

N2

SYMOPT

 

 

 

Y1

Z1

C1

MID1

 

 

 

 

 

 

Y2

Z2

C2

MID2

 

 

 

 

 

 

-etc.-

 

 

 

 

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID  材料数据卡编号;

      A  横截面面积;

      I1I2I12  平面1和平面2的截面惯性矩、惯性积;

扭转刚度系数;

      NSM  端点A处非结构质量;

      K1K2  剪切刚度系数,在平面1和平面2内的单位长剪切刚度分别为K1×A×GK2×A×GG剪切刚度模量;

      M1M2  非结构质量的质心坐标;

      N1N2  中性轴坐标;

      SYMOPT  确定分块积分面的对称属性;

      如果用户指定了YiZiCiMIDi,系统将忽略I1I2、和I12

通用横截面梁单元的属性:用PBEAML数据卡定义

PBEAML

PID

MID

GROUP

TYPE

 

 

 

 

 

 

DIM1A

DIM2A

-etc.-

DIMnA

NSMA

SO1

X1/XB

DIM11

 

 

DIM21

-etc.-

DIMn1

NSM1

SO2

X2/XB

DIM12

DIM22

 

 

-etc.-

DIMn2

-etc.-

NSM2

SOm

Xm/XB

DIM1m

-etc.-

 

 

DIMnm

NSMm

SOB

1.0

DIM1B

DIM2B

-etc.-

DIMnB

 

 

 

NSMB

 

 

 

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID  材料数据卡编号;

      GROUP  横截面组的名称,默认为“MSCBML0

      TYPE  横截面的类型,对于GROUP=MSCBML0,可取:RODTUBELICHANTBOXBARCROSSHT1I1CHAN1ZCHAN2T2BOX1HEXAHATHAT1等类型;

      DIMiADIMiBDIMi1DIMi2  在端点AB处和i1i2位置处的横截面尺寸,取决于横截面类型和分析所需位置;

      NSMANSMBNSMi  ABi相应位置处单位长度非结构质量;

      SOiSOB  i位置和B位置处应力恢复的选项;

      Xi/XB  单元坐标系中距A端点的i位置,该位置应根据分析所需数据选取。

3)二维单元(平面单元)及其属性

    常用的二维单元有:四边形壳单元(CQUAD4)、四边形等参壳单元(CQUAD8)、三角形平面单元(CTRIA3)、三角形等参单元(CTRIA6)和二维裂缝单元(CRAC2D)等。

四边形壳单元:用CQUAD4数据卡定义

CQUAD4

EID

PID

G1

G2

G3

G4

THETA

MCID

ZOFFS

 

 

 

TFLAG

T1

T2

T3

T4

 

 

 

说明:EID  CQUAD4单元数据卡的编号;

PID  PSHELLPCOMPPLPANE单元属性卡的编号;

      Gi  网点编号,按逆时针顺序输入,且与单元顶点的交角不能超过180°

      THETA   材料属性方向角;

      MCID  材料坐标系的编号;

      ZOFFS  从网点到单元参考面的偏置;

      TFLAG  单元厚度Ti取值的标志,可设置01或空。如果TFLAG位置为空,则用属性卡PSHELL中定义的厚度T,如果TFLAG=0,则Ti为对应网点G1G4处的厚度,如果TFLAG=1,网点G1G4处的厚度为TiPSHELL中厚度T的乘积;

      Ti  对应G1G4处的厚度。

四边形等参壳单元

CQUAD8

EID

PID

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

G7

G8

T1

T2

T3

T4

THETA

MCID

ZOFFS

 

 

TFLAG

 

 

 

 

 

 

 

 

说明:EID  CQUAD8单元数据卡的编号;

PID  PSHELLPCOMPPLPANE单元属性卡的编号;

      Gi  网点编号,按逆时针顺序输入;

      THETA   材料属性方向角;

      MCID  材料坐标系的编号;

      ZOFFS  从网点到单元参考面的偏置;

      TFLAG  单元厚度Ti取值的标志,可设置01或空。如果TFLAG=0,则Ti为对应网点G1G4处的厚度,如果TFLAG位置为空,则用属性卡PSHELL中定义的厚度T,如果TFLAG=1,网点G1G4处的厚度为TiPSHELL中厚度T的乘积;

      Ti  对应G1G4处的厚度。

三角形平面单元

CTRIA3

EID

PID

G1

G2

G3

THETA

MCID

ZOFFS

 

 

 

TFLAG

T1

T2

T3

 

 

 

 

 

说明:CTRIA3单元卡各项的意义与CQUAD4单元数据卡对应项的意义相同

三角形等参单元

CTRIA6

EID

PID

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

THETA

MCID

ZOFFS

T1

T2

T3

TFLAG

 

 

 

说明:CTRIA6单元卡各项的意义与CQUAD8单元数据卡对应项的意义相同。

      在二维单元中,与CQUAD4单元和CTRIA3单元类似的单元有CQUADR单元和CTRIAR单元。定义CQUADR单元和CTRIAR单元的数据格式,分别与CQUAD单元和CTRIA单元相同,单元坐标系也相同。与CQUAD4单元和CTRIA3单元相比,CQUADR单元和CTRIAR单元对边长之间的长宽比不敏感,可以说是对CQUAD4单元和CTRIA3单元的改进,但不能用CQUADR单元建立曲面模型,也不能用CQUADR单元和CTRIAR单元与CQUAD4单元和CTRIA3单元混合使用。

CQUADi单元和CTRIAi单元的属性:

CQUAD4CQUAD8CTRIA3CTRIA6单元都可以使用属性卡PSHELLPCOMPPLPLANE定义其属性。

PSHELL单元属性卡:PSHELL单元属性卡定义壳单元的模、弯曲、横向剪切和耦合属性。

PSHELL

PID

MID1

T

MID2

12I/T**3

MID3

TS/T

NSM

 

 

Z1

Z2

MID4

 

 

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID1  材料属性卡编号;

      单元厚度;

      MID2  弯曲材料属性卡编号,MID3横向剪切材料属性卡编号,MID4-弯曲耦合材料属性卡编号;

      12I/T**3  弯曲惯性矩的比率;

      TS/T  横向剪切厚度与膜厚度的比;

      NSM  单位面积的非结构质量;

      Zi  计算应力的纤维距离。

PCOMP单元属性卡:PCOMP单元属性卡定义复合材料层合板的属性

PCOMP

PID

Z0

NSM

SB

FT

TREF

GE

LAM

 

 

MID1

T1

THETA1

SOUT1

MID2

T2

THETA2

SOUT2

 

 

MID3

T3

THETA3

SOUT3

-etc.-

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

      Z0  参考面到底面的距离;

      NSM  单位面积的非结构质量;

      SB  复合材料层间允许的剪切应力;

      FT  疲劳理论,可选Hill理论、Tsai-Wu理论等;

      TREF  参考温度;

      GE  阻尼系数;

      LAM  层合板厚度和刚度的标识。如果LAM为空,表示需要指定所有复合材料层合板的厚度和刚度;如果设置SYM,表示层合板是对称的,只指定中心线一侧层合板的厚度;如果设置MEM,需要指定整个层合板的厚度,表示只计算膜项(MAT1);如果设置BEND,需要指定整个层合板的厚度,表示只计算弯曲项(MAT2);

MIDi  材料属性卡编号;

      Ti  层合板的厚度;

      THETAi  层合板的纵向与材料轴的交角;

      SOUTi  应力和应变的输出请求。

PLPLANE单元属性卡:PLPLANE定义非线性超弹性平面应变或轴对称单元的属性。

PLPLANE

PID

MID

CID

STR

 

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID  材料数据卡编号;

      CID  坐标系编号;

      STR  应力和应变的输出位置,可取GAUS(高斯点)和GRID(网点)位置。

二维裂缝单元

CRAC2D

EID

PID

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

G7

G8

G9

G10

G11

G12

G13

G14

 

 

G15

G16

G17

G18

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  单元属性卡的编号;

      Gi  网点编号,要求按顺序输入,G11G18可以为空。

PRAC2D:为CRAC2D单元的属性卡。

PRAC2D

PID

MID

T

IPLANE

NSM

GAMMA

PHI

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

MID  材料数据卡编号,可以是MAT1MAT2MAT3的编号;

      单元厚度;

      IPLANE  平面应力和平面应变的选项,0代表平面应变,1代表平面应力,对于平面应力,MID只能选择MAT1

      NSM  单位面积的非结构质量;

      GAMMA  位移场的指数,默认值为0.5

      PHI  相对于单元X轴的角度,沿着该角度计算应力集中系数,默认为180°,建议GAMMAPHI使用默认值。

4)三维实体单元及其属性

    常用的三维实体单元有:四面体单元(CTETRA)、五面体单元(CPENTA)、六面体单元(CHEXA)、三维裂缝单元(CRAC3D)和轴对称单元(CTRIAX6CTRIAXCQUADX)等。实体单元的网点只有位移自由度。

四面体单元

CTETRA

EID

PID

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

G7

G8

G9

G10

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  PSOLIDPLSOLID属性卡的编号;

      Gi  网点编号,G1G4是必须的,G5G10是可选的。

五面体单元

CPENTA

EID

PID

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

G7

G8

G9

G10

G11

G12

G13

G14

 

 

G15

 

 

 

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  PSOLIDPLSOLID属性卡的编号;

      Gi  网点编号,G1G6是必须的,G7G15是可选的。

六面体单元

CHEXA

EID

PID

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

G7

G8

G9

G10

G11

G12

G13

G14

 

 

G15

G16

G17

G18

G19

G20

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      PID  PSOLIDPLSOLID属性卡的编号;

      Gi  网点编号,G1G8是必须的,G9G20是可选的。

四面体单元、五面体单元和六面体单元的属性:

PSOLID

PID

MID

CORDM

IN

STRESS

ISOP

FCTN

 

 

 

 

定义非线性实体单元的属性用PLSOLID属性卡:

PLSOLID

PID

MID

STR

 

 

 

 

 

 

 

 

说明:PID  单元属性卡的编号;

      MID  对于PSOLID属性为MAT1MAT4MAT5MAT9MAT10数据卡的编号;对于PLSOLIDMATHP数据卡的的编号;

      CORDM  材料坐标系的编号;

      IN  积分网格形式,可取整数:023或空;

      STRESS  应力输出位置;

      ISOP  积分方法,可取FULLREDUCED或空;

      FCTN  单元类型标识,取FLUID表示为流体单元,取SMECH表示为结构单元,默认为结构单元;

      STR  应力和应变输出位置。

线性等参轴对称三角形单元(CTRIAX6

CTRIAX6

EID

MID

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

TH

 

 

 

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      MID  为材料属性卡MAT1MAT3的编号,CTRIAX6单元不需要属性卡;

      Gi  网点编号,网点必须在基本坐标系的XY平面内,G1G3G5是必选的,G2G4G6是可选的;

      TH  材料属性的方向角。

5R约束单元

RROD单元:可以约束两个节点的平动自由度,不约束旋转自由度。

RROD

EID

GA

GB

CMA

CMB

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      GAGB  单元连接的两个网点的编号;

      CMACMB  平动自由度分量,只能取123,分别表示沿着总体坐标系的XYZ轴的平动。

②RBAR单元:可以约束两个网点16个自由度成为刚性的。

RBAR

EID

GA

GB

GNA

GNB

GMA

GMB

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      Gi  连接两个网点的编号;

      GNi  总体坐标系在网点处的独立自由度分量,GNAGNB自由度分量的个数和必须为6

      GMi  总体坐标系在网点处的非独立自由度分量,如果GMAGMB为空或0,则GNAGNB未指定的自由度将作为非独立自由度。一个网点的自由度作为非独立自由度在一个模型中只能用一次,如果用多次将导致错误。

③RBE1单元:可以定义任意多网点间的刚性约束。

RBAR1

EID

GN1

CN1

GN2

CN2

GN3

CN3

 

 

 

 

GN4

CN4

GN5

CN5

GN6

CN6

 

 

 

UM

GM1

CM1

GM2

CM2

GM3

CM3

 

 

 

 

GM4

CM4

-etc.-

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      GNi  独立自由度网点的编号;

      CNi  为网点GNi的独立自由度分量,CNi自由度分量的个数和必须为6

      UM  表示非独立自由度的定义;

      GMi 非独立自由度网点的编号;

      CMi  为网点GMi的非独立自由度分量。

④RSSCON单元:可以连接壳单元和实体单元。

RSSCON

EID

TYPE

ES1

EA1

EB1

ES2

EA2

EB2

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      TYPE  壳单元和实体单元的连接类型,可以取ELEMGRID,默认为ELEM,表示连接关系用单元编号表示,GRID表示连接关系用网点表示;

      ESi  如果TYPE=ELEMES1壳单元的编号,如果TYPE=GRIDES1壳单元的网点编号,ES2也是壳单元的另一个网点编号;

      EAi  如果TYPE=ELEMEA1实体单元的编号,如果TYPE=GRIDEA1实体单元的网点编号,EA2是实体单元的另一个网点编号;

      EBi  如果TYPE=ELEMEB1是第二个实体单元的编号,如果TYPE=GRIDEB1是第二个实体单元的网点编号,EB2是第二个实体单元的另一个网点编号。

6)质量单元

CONM1

EID

G

CID

M11

M21

M22

M31

M32

 

 

M33

M41

M42

M43

M44

M51

M52

M53

 

 

M54

M55

M61

M62

M63

M64

M65

M66

 

 

CONM2

EID

G

CID

M

X1

X2

X3

 

 

 

I11

I21

I22

I31

I32

I33

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      G  赋予质量的网点编号;

      CID  坐标系的编号;

      Mij  质量矩阵的元素值;

      M  集中质量值;

      Xi  CID坐标系中表示从网点到质心的偏置量;

      Iij  CID坐标系中表示的关于质心的惯性矩。质量和惯性矩的计算公式如下:

7)接触单元

GMBNDC

EID

GRIDI

GRIDF

 

 

 

 

 

 

 

ENTITY

ID1

ID2

ID3

ID4

ID5

ID6

ID7

 

 

ID8

-etc.-

 

 

 

 

 

 

 

 

GMINTC

EID

PID

ID1

ID2

ID3

ID4

ID5

ID6

 

接触单元的属性卡:

PINTC

PID

TOL

DSCALE

 

 

 

 

 

 

说明:EID  单元数据卡的编号;

      GRIDI  边界上的起始点处的网点编号;

      GRIDF  边界上的终止点处的网点编号;

      ENTITY  可以取GMCURVFEEDGGRID,用于确定边界;

      IDi  是相应的GMCURVFEEDGGRID数据卡的编号;

      PID  属性卡PINTC的编号;

      IDi  在第二张卡中,IDiGMBNDC卡的编号;

      TOL  边界之间的距离误差;

      DSCALE  为拉格朗日乘法的比例参数,默认值01000.0

3. 材料数据卡

1MAT1数据卡:用于定义各向同性材料

MAT1

MID

E

G

NU

RHO

A

TREF

GE

 

 

ST

SC

SS

MCSID

 

 

 

 

 

 

MATT1数据卡:用于定义随温度变化的各向同性材料

MATT1

MID

TE

TG

TNU

TRHO

TA

 

TGE

 

 

TST

TSC

TSS

 

 

 

 

 

 

说明:MID  材料属性编号;

      ENURHO分别是材料的弹性模量、泊松比、密度和热膨胀系数;

      G  剪切模量,对于同性材料,可通过ENU计算得到,通常不需输入;

      TREFGE  分别为参考温度和阻尼系数;

      STSCSS  分别为拉伸、压缩和弯曲应力极限,用于安全系数计算;

      MCSID  材料坐标系;

      MATT1数据卡中,MIDMAT1对应的MATT1数据卡的编号,其余各项与MAT1中各对应项的意义相同,不过它们都是TABLEMi数据卡的编号,即用表格定义材料的属性。

TABLEM1数据卡:

TABLEM1

TID

XAXIS

YAXIS

 

 

 

 

 

 

 

x1

y1

x2

y2

x3

y3

-etc.-

ENDT

 

TABLEM2数据卡:

TABLEM2

TID

X1

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

y1

x2

y2

x3

y3

-etc.-

ENDT

 

TABLEM3数据卡:

TABLEM3

TID

X1

X2

 

 

 

 

 

 

 

x1

y1

x2

y2

x3

y3

-etc.-

ENDT

 

说明:TABLEM1 确定函数TABLEM2确定函数TABLEM3确定函数z来自MATi数据卡;

TID  表的编号;

      XAXISYAXIS  确定表的横坐标和纵坐标是线性刻度(LINEAR)还是对数刻度(LOG),默认是线性刻度;

      X1X2  函数参数;

      xiyi  为数据表曲线上的点的坐标值,xi必须是升序或降序排列,用SKIP标志可以跳过一个数据点,用ENDT表示数据点结束。在起始点和终止点之间允许数据不连续,自动取平均值。

TABLEM4数据卡:

TABLEM4

TID

X1

X2

X3

X4

 

 

 

 

 

A0

A1

A2

A3

A4

A5

-etc.-

ENDT

 

说明:TABLEM4 确定函数z来自MATi数据卡;

TID  表的编号;

      Xi  函数参数,当xX3时,用X3替代x,当xX4时,用X4替代x

        系数。

2MAT3数据卡:用于定义轴对称单元的正交各向异性材料。

MAT3

MID

EX

ETH

EZ

NUXTH

NUTHZ

NUZX

RHO

 

 

 

 

GZX

AX

ATH

AZ

TREF

GE

 

 

MATT3数据卡:用于定义随温度变化的轴对称单元的正交各向异性材料。

MATT3

MID

T(EX)

T(ETH)

T(EZ)

T(NUXTH)

T(NUTHZ)

T(NUZX)

T(RHO)

 

 

 

 

T(GZX)

T(AX)

T(ATH)

T(AZ)

 

T(GE)

 

说明:MID  材料属性编号;

      EXETHEZ  分别为在XθZ方向的弹性模量;

      NUXTHNUTHZNUZX  分别为在XθZ方向的泊松比;

      RHO  材料密度;

      GZX  材料的剪切模量;

      AXATHAZ  分别为在XθZ方向的热膨胀系数;

      TREF  参考温度;

      GE  阻尼系数;

      MATT3数据卡中,MIDMAT3对应的MATT3数据卡的编号,其余各项与MAT3中各对应项的意义相同,不过它们都是TABLEMi数据卡的编号,即用表格定义材料的属性。

3MAT4数据卡:用于定义热传输材料

MAT4

MID

K

CP

RHO

H

μ

HGEN

REFENTH

 

 

TCH

TDELTA

QLAT

 

 

 

 

 

 

 

MATT4数据卡:

MATT4

MID

T(K)

T(CP)

 

T(H)

μ

T(HGEN)

 

 

说明:MID  材料属性编号;

      KCPRHO分别为热传导率、比热容、材料密度和对流换热系数;

      μHGENREFENTH  分别为动态黏度、生热率(默认为1.0)和零温度时的参考焓;

      TCH  低温极限,在该温度下,物体的状态会发生变化;

TDELTA  总的温度变化范围,在该温度范围内,物体的状态会发生变化;

QLAT  单位质量的溶解热;

MATT4数据卡中,MIDMAT4对应的MATT4数据卡的编号,其余各项与MAT4中各对应项的意义相同,不过它们都是TABLEMi数据卡的编号,即用表格定义材料的属性。

4MAT8数据卡:用于定义二维单元的正交各向异性材料。

MAT8

MID

E1

E2

NU12

G12

G1Z

G2Z

RHO

 

 

A1

A2

TREF

Xt

Xc

Yt

Yc

S

 

 

GE

F12

STRN

 

 

 

 

 

 

说明:MID  材料属性编号;

      E1E2NU12  分别为两个方向的弹性模量和泊松比;

      G12G1ZG2Z  分别为12面、1Z面和2Z面内的剪切模量;

      RHO  材料密度;

      A1A2TREF  分别为两个方向的热膨胀系数和参考温度;

      XtXc  分别为径向拉伸和压缩的许用应力或应变;

      YtYc  分别为侧向拉伸和压缩的许用应力或应变;

      S  平面内拉伸和压缩的许用应力或应变;

      GE  阻尼系数;

      F12  -吴理论的张量多项式的耦合项;

      STRN  最大理论中的应力或应变,STRN=1指应变,默认为应力。

5MAT9数据卡:用于定义三单元正交各向异性材料。

MAT9

MID

G11

G12

G13

G14

G15

G16

G22

 

 

G23

G24

G25

G26

G33

G34

G35

G36

 

 

G44

G45

G46

G55

G56

G66

RHO

A1

 

 

A2

A3

A4

A5

A6

TREF

GE

 

 

 

MATT9数据卡:

MATT9

MID

T(G11)

T(G12)

T(G13)

T(G14)

T(G15)

T(G16)

T(G22)

 

 

T(G23)

T(G24)

T(G25)

T(G26)

T(G33)

T(G34)

T(G35)

T(G36)

 

 

T(G44)

T(G45)

T(G46)

T(G55)

T(G56)

T(G66)

T(RHO)

T(A1)

 

 

T(A2)

T(A3)

T(A4)

T(A5)

T(A6)

 

T(GE)

 

 

说明:MID  材料属性编号;

      Gij  各向异性材料弹性矩阵上三角各项,如果G14G15G16G24G25G26G34G35G36G45G46G56各项为零,则为正交各向异性材料弹性矩阵;

      RHO  材料密度;

      Ai  各向异性材料的热膨胀系数,正交各向异性材料的热膨胀系数A4A5A6为零;

      TREF  参考温度;

      GE  阻尼;

      MATT9数据卡中,MIDMAT9对应的MATT9数据卡的编号,其余各项与MAT9中各对应项的意义相同,不过它们都是TABLEMi数据卡的编号,即用表格定义材料的属性。

4. 载荷数据卡

1)网点集中力

FORCE卡通过一个方向矢量确定集中力的方向。

FORCE

SID

G

CID

F

N1

N2

N3

 

 

2)标量点上的集中力

SLOAD卡用于定义标量点上的集中力。

SLOAD

SID

S1

F1

S2

F2

S3

F3

 

 

说明:SID  集中力的数据卡编号;

      Si  标量点或网点编号,如果是网点,则对应的集中力的方向为其坐标系的T1方向;

      Fi  集中力值。

FORCE1卡通过两个节点确定集中力的方向。

FORCE1

SID

G

F

G1

G2

 

 

 

 

FORCE2卡通过差乘两个矢量确定集中力的方向。

FORCE2

SID

G

F

G1

G2

G3

G4

 

 

说明:SID  集中力的数据卡编号;

      G  网点编号;

      CID  局部坐标系的编号;

      F  集中力值;

      Ni  集中力在局部坐标系中的方向矢量;

      Gi  网点编号,决定集中力的方向。在FORCE1卡中,集中力的方向是从G1G2;在FORCE2卡中,从G1G2确定第一个方向,从G3G4确定第二个方向,这两个方向的差乘就是集中力的方向。

3)网点集中力矩

MOMENT卡通过一个方向矢量确定集中力矩的方向。

MOMENT

SID

G

CID

M

N1

N2

N3

 

 

MOMENT1卡通过两个节点确定集中力矩的方向。

MOMENT1

SID

G

M

G1

G2

 

 

 

 

MOMENT2卡通过差乘两个矢量确定集中力矩的方向。

MOMENT2

SID

G

M

G1

G2

G3

G4

 

 

说明:SID  力矩的数据卡编号;

      G  网点编号;

      CID  局部坐标系的编号;

      M  集中力矩值;

      Ni  集中力矩在局部坐标系中的方向矢量;

      Gi  网点编号,决定集中力矩的方向。在MOMENT1卡中,集中力矩的方向是从G1G2;在MOMENT2卡中,从G1G2确定第一个方向,从G3G4确定第二个方向,这两个方向的差乘就是集中力矩的方向。

4)分布载荷

PLOAD卡用于定义三角形或四边形面上或三维单元面上的压力载荷。

PLOAD

SID

P

G1

G2

G3

G4

 

 

 

PLOAD1卡用于定义CBARCBEAMCBEND单元上的均匀分布或线性分布的压力载荷。

PLOAD1

SID

EID

TYPE

SCALE

X1

P1

X2

P2

 

PLOAD2卡用于定义二维单元均匀分布的压力载荷,只有CQUAD1CQUAD2CQUAD4CQDMEM1CQDMEM2CQDPLTCSHEARCTRIA1CTRIA2CTRIA3CTRMEMCTRPLTCTRIM6CTRIAZ6单元可以用这张卡施加压力载荷。

PLOAD2

SID

P

EID1

EID2

EID3

EID4

EID5

EID6

 

另一种形式:

PLOAD2

SID

P

EID1

THRU

EID2

 

 

 

 

PLOAD3卡用于定义CHEX8CHEX20实体单元表面上的均匀分布压力载荷

PLOAD3

SID

P

EID1

G11

G12

EID2

G21

G22

 

PLOAD4卡用于定义CHEXACPENTACTETRACTRIA3CTRIA6CTRIARCQUAD4CQUAD8CQUADR单元面上的压力载荷。

PLOAD4

SID

EID

P1

P2

P3

P4

G1

G3

 

 

CID

N1

N2

N3

 

 

 

 

 

说明:SID  分布载荷数据**;

      P  压力值,压力的正方向由网点排列顺序,按右手法则确定;

      Gi  网点编号;

      EIDi  单元编号;

      TYPE  载荷类型,在基本坐标系的XYZ方向的力和力矩,可以取FXFYFZMXMYMZ;在单元坐标系的XYZ方向的力和力矩,可以取FXEFYEFZEMXEMYEMZE

      X1X2  或为实际长度,或为比值取决于SCALE 的值,。为实际长度时,即为分布载荷作用端点沿着单元的轴距单元端点GA的距离;为比值时,即是沿轴的距离与单元总长的比。

      SCALE  X1X2与单元总长的比例系数,可取LE(长度)、FR(分数)、LEPR(长度-投影)和FRPR(分数-投影)。当SCALE=LE时,Xi是沿单元轴的实际长度;当SCALE=FR时,Xi是相对于单元全长的百分比;当SCALE=LEPR时,Xi是沿单元轴的实际长度,分布载荷是相对于单元投影长度的值;当SCALE=FRPR时,Xi是相对于单元全长的百分比,分布载荷是相对于单元投影长度的值;

Pi  是压力值;

      G11G12G21G22  有压力的作用面上对角线两端的两个网点号;

      N1N2N3  CID定义的坐标系的向量分量,用来定义载荷强度的方向。

5)旋转力载荷:定义离心力场生成的静态载荷。

RFORCE

SID

G

CID

A

N1

N2

N3

METHOD

 

说明:SID  旋转力卡编号;

      G  网点编号;

      CID  旋转方向的坐标系编号;

      A  单位时间的转数表示的旋转速度(弧度/秒);

      Ni  G点旋转方向向量的正交分量(实数,N1+ N2+ N30.0);

      METHOD  用于计算离心力的方法(METHOD=12),METHOD=1或空时,使用理论说明书所述的方法,要求没有网点间耦合的质量矩阵;METHOD=2时,通过把整个质量乘以网点处的速度得到离心力向量,该方法满足网点间耦合质量的要求,但不能正确满足CONM2**设置的要求。

6)惯性载荷

GR**

SID

CID

A

N1

N2

N3

MB

 

 

说明:SID  惯性载荷的编号;

      CID  坐标系的编号;

      重力加速度值,g =AN1N2N3,g的方向为自由落体的方向;

      Ni  为在CID坐标系中表示的重力加速度的向量分量;

      MB  用于超单元,当MB=-1时表示CID坐标系与基本坐标系相对静止,当MB=0时表示CID的坐标系位于超单元中,默认为MB=0

7)温度载荷

网点温度卡

TEMP卡给指定网点定义温度。

TEMP

SID

G1

T1

G2

T1

G3

T3

 

 

TEMPD卡给其余所有网点定义默认温度。

TEMPD

SID1

T1

SID2

T2

SID3

T3

SID4

T4

 

说明:SIDi 网点温度载荷卡的编号;

      Gi  网点编号;

      T网点温度。

单元温度卡

TEMPRB卡定义CRODCBARCBEAMCBENDCONRODTUBE单元上两端点的平均温度。

TEMPRB

SID

EID1

TA

TB

TP1A

TP1B

TP2A

TP2B

 

 

TCA

TDA

TEA

TFA

TCB

TDB

TEB

TFB

 

 

EID2

EID3

EID4

EID5

EID6

EID7

-etc.-

 

 

TEMPP1卡定义二维单元的平均温度或梯度,或确定随温度变化的材料属性。

TEMPP1

SID

EID1

TBAR

TPRIME

T1

T2

 

 

 

 

EID2

EID3

EID4

EID5

EID6

EID7

-etc.-

 

 

替代格式:

TEMPP1

SID

EID1

TBAR

TPRIME

T1

T2

 

 

 

 

EID2

THRU

EIDi

EIDj

THRU

EIDk

 

 

 

说明:SID  单元温度载荷卡的编号;

      EIDi  单元编号;

      TATB  单元端点AB处的温度;

      Tpij  在端点ji方向的线性温度梯度,仅适用于CBARCBEAMCBEND单元;

      Tij  PBARPBEAMPBEND单元的j端处i点的温度,对CBARCBEAM单元仅用于应力恢复;

      TBAR  单元数据卡ZOFFS数据区定义的参考平面的温度;

      TPRIME  线性温度梯度(膜单元除外);

      T1T2  单元属性卡中定义的计算热应力位置处的温度,对PSHELL单元是Z1Z2位置的温度,对CQUAD4CQUAD8CTRIA3CTRIA6CQUADRCTRIAA单元是下表面和上表面处的温度(膜单元除外),如果T1T2被忽略,使用T=TBAR+z*TPRIMEz是到中心位置处的距离。

8)静态载荷组合卡

①LOAD卡:由FORCEMOMENTFORCE1MOMENT1FORCE2MOMENT2PLOADPLOAD1PLOAD2PLOAD3PLOAD4SLOADRFORCEGR**卡定义的单个载荷线性组合的静态载荷集。

LOAD数据卡定义的组合载荷为:

  其中,为总系数,为单个载荷系数,为单个载荷数据卡的编号;

  在静态分析中,必须在情况控制卡中设置命令:LOAD=SID,以便系统使用静态载荷组合卡;

在动态分析中,需要使LSEQ数据卡中的LIDLOAD数据卡的编号相同,以考虑静态载荷的影响;

 

LOAD

SID

S

S1

L1

S2

L2

S3

L3

 

 

S4

L4

-etc.-

 

 

 

 

 

 

②LSEQ卡:在非线性分析和动态分析时,需要考虑静态载荷的影响时,使用该卡。

在非线性分析和动态分析中,需要使LSEQ数据卡中的LIDLOAD数据卡的编号相同,以考虑静态载荷的影响。

LSEQ

SID

EXCITEID

LID

TID

 

 

 

 

 

说明:SID  静态载荷组合卡的编号;

总载荷系数;

      Si  单个载荷比例系数;

      Li  前面定义的单个载荷数据卡的编号;

      EXCITEID  分配给静态载荷的标识号,可以用CLOADRLOAD1RLOAD2TLOAD1TLOAD2数据卡的编号,以便在非线性分析和动态分析中使用静态载荷;

      LID  LOAD数据卡的编号;

      TID  为温度载荷数据卡的编号。

9)强迫位移和强迫运动

    在求解序列SOL101105114200下,可以用DEFORM卡对CBARCBEAMCONRODCRODCTUBE单元定义强迫位移,其他情况下可以用SPCD卡对单元定义强迫位移、强迫速度和强迫加速度。SPCDSPCSPC1都必须使用全局坐标系,并在工况控制部分必须用SPC命令指定全局坐标系。

DEFORM

SID

EID1

D1

EID2

D2

EID3

D3

 

 

 

SPCD

SID

G1

C1

D1

G2

C2

D2

 

 

说明:SID  强迫位移卡或强迫运动卡的编号;

      EIDi  CRODCONRODCTUBECBARCBEAM单元的编号;

      Di  单元轴向的拉伸或压缩的变形量,在SPCD卡中是强迫运动值;

      Gi  网点或标量点的编号;

      Ci  06之间的自由度分量;

10)时间动态载荷、频率动态载荷和随机激励载荷

时间动态载荷:定义随时间变化的动态载荷或强迫运动。

TLOAD1定义的时间动态载荷为:

TLOAD2定义的时间动态载荷为:

TLOAD1

SID

EXCITEID

DELAY

TYPE

TID

 

 

 

 

 

TLOAD2

SID

EXCITEID

DELAY

TYPE

T1

T2

F

P

 

 

C

B

 

 

 

 

 

 

 

 

DAREA

SID

P1

C1

A1

P2

C2

A2

 

 

 

DELAY

SID

P1

C1

T1

P2

C2

T2

 

 

说明:SID  各数据卡的编号,在工况分析部分,必须有DLOAD=SID

      EXCITEID  DAREASPCD数据卡的编号,其中SPCD卡用于热传输分析,EXCITEID定义上式中的A

      DELAY  TLOAD1卡中的DELAY项为DELAY卡的编号,定义上式中的参数τ

      TYPE  定义动态载荷的类型,可取下面四组数据,第一组数据为LLOLOALOAD,将动态载荷定义成力或力矩;第二组数据为DDIDIS、或DISP,用大质量法确定动态载荷为强迫位移,或SPC/SPCD数据;第三组数据为VVEVELVELO,用大质量法确定动态载荷为强迫速度,或SPC/SPCD数据;第四组数据为AACACCACCE,用大质量法确定动态载荷为强迫加速度,或SPC/SPCD数据;

      TID  TABLEDi数据卡的参数,定义上式中的参数Ft);

      Ti  为时间常数,并且T2T1

      F  为单位时间内的转数;

      P  为用度表示的相位角;

      C  为指数系数;

      B  为增长系数;

      Pi  DAREA中,Pi为网点或标量点的编号;

      Ci  为自由度分量,对网点有16个自由度,对标量点为0或空;

      Ai  为比例系数或面积系数

      Ti  DELAY卡中,为延迟时间τ

TABLED1卡确定函数

TABLED1

TID

XAXIS

YAXIS

 

 

 

 

 

 

 

x1

y1

x2

y2

x3

y3

-etc.-

ENDT

 

TABLED2卡确定函数

TABLED2

TID

X1

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

y1

x2

y2

x3

y3

-etc.-

ENDT

 

TABLED3卡确定函数

TABLED3

TID

X1

X2

 

 

 

 

 

 

 

x1

y1

x2

y2

x3

y3

-etc.-

ENDT

 

说明:TID  表的编号;

      XAXISYAXIS  确定表的横坐标和纵坐标是线性刻度(LINEAR)还是对数刻度(LOG),默认是线性刻度;

      X1X2  函数参数;

      xiyi  为数据表曲线上的点的坐标值,xi必须是升序或降序排列,用SKIP标志可以跳过一个数据点,用ENDT表示数据点结束。在起始点和终止点之间允许数据不连续,自动取平均值。

TABLED4

TID

X1

X2

X3

X4

 

 

 

 

 

A0

A1

A2

A3

A4

A5

-etc.-

ENDT

 

说明:TABLED4 确定函数

TID  表的编号;

      Xi  函数参数,当xX3时,用X3替代x,当xX4时,用X4替代x

        系数。

频率动态载荷:RLOAD1数据卡定义的动态载荷为:

                RLOAD2数据卡定义的动态载荷为:

RLOAD1

SID

EXCITEID

DELAY

DPHASE

TC

TD

TYPE

 

 

 

RLOAD2

SID

EXCITEID

DELAY

DPHASE

TB

TP

TYPE

 

 

 

DPHASE

SID

P1

C1

TH1

P2

C2

TH2

 

 

说明:SID  频率动态载荷卡编号;

      EXCITEID  DAREASPCD卡的编号,用以定义参数A

      DELAY  在这两张卡中的DELAY项,为DELAY数据卡的编号,定义参数τ

      DPHASE  DPHASE数据卡的编号,定义参数θ

      TC  TABLEDi数据卡的编号,定义Cf);

      TD  TABLEDi数据卡的编号,定义Df);

      TB  TABLEDi数据卡的编号,定义Bf);

      TP  TABLEDi数据卡的编号,定义Φf);

      Pi  为网点或标量点的编号;

      Ci  为自由度分量;

      THi  为相位超前角;

      TYPE  定义动态载荷的类型,可取四组数据,同时间动态载荷。

随机激励

RANDPS卡定义功率谱密度。

RANDPS

SID

J

K

X

Y

TID

 

 

 

TABRND1卡功率谱密度表。

TABRND1

TID

XAXIS

YAXIS

 

 

 

 

 

 

 

f1

g1

f2

g2

f3

g3

-etc.-

ENDT

 

说明:SID  分别为RANDPSTABRND1数据卡的编号;

      J激励载荷的子工况编号,且J≤K

      X复数的实部和虚部,确定X+iY

      TID  功率谱密度表TABRND1数据卡的编号;

      XAXISYAXIS  确定表的横坐标或纵坐标是线性刻度(LINEAR)还是对数刻度(LOG),默认为线性刻度;

      fi  用单位时间内的转数表示的频率;

      gi  功率谱密度值;

      ENDT  结束符号。

11)动态载荷组合卡

   DLOAD数据卡可以将时间动态载荷TLOAD1TLOAD2数据卡或频率动态载荷RLOAD1RLOAD2数据卡进行线性组合,公式如下:

       

DLOAD

SID

S

S1

L1

S2

L2

S3

L3

 

 

S4

L4

-etc.-

 

 

 

 

 

 

说明:SID  动态载荷组合卡的编号,在工况控制部分必须有DLOAD=SID命令;

      S  总比例系数;

      Si  单个载荷系数;

      Li  TLOAD1TLOAD2RLOAD1RLOD2ACSRC数据卡的编号。

5. 约束条件卡

1)单点约束

SPC数据卡:最常用的数据卡,用于静力学的强迫位移和动力学的强迫速度和加速度的定义。

SPC

SID

G1

C1

D1

G2

C2

D2

 

 

 

SPC1数据卡:用于多个有相同约束自由度的网点定义约束。

SPC1

SID

C

G1

G2

G3

G4

G5

G6

 

 

G7

G8

G9

-etc.-

 

 

 

 

 

SPC1数据卡的替代格式:

SPC1

SID

C

G1

THRU

G2

 

 

 

 

 

SPCADD数据卡:可将单个的SPCSPC1定义成一个约束集合。

SPCADD

SID

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

 

 

S8

S9

-etc.-

 

 

 

 

 

 

说明:SID  单点约束的编号,在工况控制部分必须有SPC=SID

      Gi  网点或标量点的编号;

      Ci  自由度分量,对于网点有16的数字,对于标量点有06的数字;

      Di  约束强迫运动的值;

      Si  SPCSPC1的编号。

2)多点约束:多个网点的位移自由度(平动和转动)可以用一个线性方程表示:

    其中:—为比例系数;—网点的位移自由度

MPC

SID

G1

C1

A1

G2

C2

A2

 

 

 

 

G3

C3

A3

-etc.-

 

 

 

 

 

MPCADD

SID

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

 

 

S8

S9

-etc.-

 

 

 

 

 

 

说明:SID  多点约束的编号,在工况控制部分必须有MPC=SID

      Gi  网点或标量点的编号;

      Ci  自由度分量,第一个网点的自由度为非独立自由度,不能作为其他多点约束的非独立自由度;

      Ai  为比例系数;

      Si  MPC卡的编号。

6. 常用问题控制卡

1)屈曲分析

EIGB数据卡:定义特征值抽出数据

EIGB

SID

METHOD

L1

L2

NEP

NDP

NDN

E

 

 

NORM

G

C

 

 

 

 

 

 

说明:SID  EIGB数据卡的编号;

      METHOD  特征值抽出方法,有INVSINVSDETUINV UDETDET方法;

      L1L2  DETSDETUDET方法的特征值范围(L1L20.0L1≥0.0);

      NEP  在正数值范围内根的估计个数;

      NDPNDN  希望有的正数和负数根个数(默认值=3NEP);

      E  收敛判定(选用);

      NORM  正则化特征矢量的方法,有MAXPOINT方法;

      G  网点或纯量点编号,只当NORM=POINT时需要;

      C  分量个数(16),只当NORM=POINTG为网点时需要。

2)特征值分析

EIGR数据卡:定义实特征值抽出数据。

EIGR

SID

METHOD

F1

F2

NE

ND

NZ

E

 

 

NORM

G

C

 

 

 

 

 

 

说明:SID  EIGR数据卡的编号;

      METHOD  特征值抽出方法,有INVSDETGIVSINVHOUMHOUMGIVUINV UDETDET方法;

      F1F2  有意义的频率范围(F1F2);

      NE  在正数值范围内根的估计个数;

      ND  对于DETINVSDETUDETUINV方法的特征值和特征向量的个数(默认值=3NE);

      NZ  模态个数,只在用DETSDETUDET方法时选用;

      E  质量正交检验参数(默认值意味着不作检验),对于INVUINV时为收敛检验参数,逆幂法把这个值设置为10

      NORM  正则化特征矢量的方法,有MASSMAXPOINT方法;

      G  网点或纯量点编号,只当NORM=POINT时需要;

      C  分量个数(16),只当NORM=POINTG为网点时需要。

3)周期对称

CYSYM数据卡:定义周期对称参数。

CYSYM

NSEG

STYPE

 

 

 

 

 

 

 

说明:NSEG  扇形块数;

      STYPE  对称形式,有RQTDIHAXI形式。

4)动态分析

CREEP数据卡:定义蠕变特性。

CREEP

MID

RT

EXP

FORM

TIDKP

TIDCP

TIDCS

THRESH

 

 

TYPE

A

B

C

D

E

F

G

 

说明:MID  MAT1数据卡的编号;

      RT  定义蠕变特性的参考温度();

      EXP  温度有关项,蠕变速度表达式:,默认为1.0E-9

      FORM  定义蠕变特性的输入表格:CRLAW(经验蠕变规律)或TABLE(蠕变模型参数的表输入数据);

      TIDKPTIDCPTIDCS  分别为详细说明的TABLES1卡的标识;

THRESH  蠕变过程临界极限(0.0﹤实数﹤1.0E-3),默认为1.0E-5,在蠕变没发生时的临界应力由THRESH弹性模量计算;

      TYPE  经验蠕变规律类型标识号(111≤整数≤300),当前经验蠕变规律有两种类型,第一种类型标识号为111≤整数﹤300,第二种类型标识号为300

第一种类型公式为:

奥克兰国家标准试验室推荐参数如下:

参数

类型1

类型2