CAE软件操作小百科(8)

时间:2022-09-24 02:18:17

CAE软件操作小百科(8)

1 在MSC Patran中输入较小的位移,为何在f06文件中会被近似为0?

这主要由translation parameter中的参数numerical造成.MSC Patran中的帮助文件认为参数numerical用于比较2个数是否相等,其默认值为1×10-4;参数writing才具有判断一个数是否近似为0的功能,其默认值为1×10-21.实际上,当给出的强迫位移量小于numerical时,MSC Patran就认为近似为0,从而在f06文件中被忽略掉.因此,将参数numerical修改为所需的值即可解决该问题.

2 MSC Patran在消除重合节点时会合并多余的节点,怎样将这些节点分开?

用Utility FEM-Elements Separate Elements,然后选择误操作的单元和节点即可分开.为避免误操作,在执行MSC Patran的equivalence操作时将选项切换为“List”,只选择某些特定节点进行equivalence操作.

3 如何在MSC Patran中撤销单元或节点?

对于选中的节点或单元,如果没有添加,可直接通过Remove撤销选择;如果已经添加,选中之前选择的节点或单元,然后再通过Remove撤销选择.对于第二种情况,选中其他节点或单元不会有任何影响.

4 怎样在HyperMesh中将element中的三维单元转化为geometry中的SOLID?

首先通过Tool faces find faces将三维单元的面单元提取出来;然后利用提取出的面单元,通过Geom surfaces fromFE create生成实体的几何面;最后利用该几何面,通过Geom solids bounding surfs create即可生成之前三维单元对应的几何实体.

5 为何在MSC Marc中使用完全积分单元会发生剪力自锁象,使用减缩积分单元会发生沙漏象?

采用标准四边形实体单元模拟计算悬臂梁端部受集中力作用的问题时,在网格划分较粗时得到的挠度值远小于理论解,这是由行完全积分单元的剪力自锁象引起的.所有完全积分1阶实体单元都存在该问题.

由于线性单元的边不能弯曲,所以单元轴向应变随积分点水平线长度的变化而变化,厚度方向应变随积分点垂直线长度的变化而变化,剪切应变随水平线与垂直线之间夹角的变化而变化.这样,单元中就存在实际上不存在的、由单元数学描述而产生的剪切应变,这是不正确的.

剪力自锁问题只影响受弯曲载荷作用的完全线性积分单元,这些单元的功能在受直接或剪切载荷时没有问题.因为2阶单元的边界可以弯曲,不会产生剪力自锁问题;但如果2阶单元扭曲或弯曲应力有梯度,那么就可能会表出一些锁死象.只有能确定所分析模型中的载荷仅产生小弯曲象时,才可采用完全积分线性单元;如果载荷产生的位移中包含较大的弯曲部分或不能确定其类型,那么应采用其他不同的单元类型.

解决剪力自锁问题可使用减缩积分单元和假定应变单元,但使用减缩积分单元会产生沙漏问题.与完全积分单元相比,减缩积分单元在每个方向上少用1个积分点,因而1阶(线性)减缩积分单元只在单元中心有1个积分点.沙漏问题指1阶减缩积分单元只有1个积分点,这种单元在弯曲时无法实检测并防止角部产生应变,因而单元在变形时处于虚假的零应变能状态,形似沙漏.

如果用这类单元模拟承受弯曲载荷的结构,那么在厚度方向只有1个单元,所有的积分点都位于中性轴上,使该模型无法承受弯曲载荷.因此,在较粗的网格中,这种零能量模式可能通过网格扩展产生无意义的结果.如果分析对象中有多个此类单元沿厚度方向排列,那么在厚度方向可测得正确的轴向应变,剪切应变为0.只要低阶减缩积分单元够精细(在厚度方向至少有4个单元),则可采用此类单元模拟弯曲问题.

6 怎样在MSC Patran中实梁和杆的铰接?

若采用ROD单元,则不需要定义铰接,因为ROD单元本身就以铰接形式连接;若采用BAR或BEAM,则需在BAR或BEAM的properties选项中的“Pinned DOFs @ Node 1/2”释放相应的自由度定义实铰接.

7 什么是单元的非线性?

非线性结构问题是结构刚度随变形而改变的问题.由于刚度依赖于位移,不能用初始柔度乘以外加载荷的方法计算任意载荷下的位移.

在结构力学模拟中,有材料非线性、边界非线性和几何非线性等3种非线性来源.材料非线性是最常见的非线性问题之一,由应力-应变的非线性关系引起.大多数金属在小应变状态时都具有良好的线性应力和应变关系,但在大应变状态时材料会发生屈服,应力-应变关系就变成非线性且不可恢复.如果在分析过程中边界条件发生变化,那么就会产生边界非线性问题.当在模拟中发生接触时,结构中的响应会在瞬时发生很大的变化,导致产生非线性的边界条件.在分析时模型的应变与位移之间存在非线性关系,与几何形状的改变相联系,是几何非线性的来源.若在位移大小影响到结构响应发生几何非线性象时,则可能的原因是挠度大、转动大、突然翻转、初应力刚性化或载荷刚性化等.

(摘自同济大学郑百林教授《CAE操作技能与实践》课程讲义.)

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