Nastran静力分析7-9章

第7章材料性质MSC/NASTRAN可处理多种材料性质NASTRAN可处理的适于线性静力分析的材料类型：各向同性材料（MAT1）二维各向异性材料（MAT2）轴对称体正交异性材料（MAT3）二维正交异性材料（MAT8）三维各向异性材料（MAT9）层复合材料PCOMP各向同性材料（MAT1）各向同性材料在各方向都具有同样的材料性质典型应力―应变曲线当应力超过弹性极限，材料进入非线性，需用非线性分析方法材料常数E、G、NU满足。需提供E、G、NU中两个质量密度RHO用于计算重力载荷及动力分析热膨胀系数A和参考温度TREF仅用于热分析结构阻尼GE不用于静力分析)1/(EGMSC/NASTRAN中用MAT1卡描述，格式如下名称内容MID材料标识号（整数0）。E扬氏模量（实数≥0.0或空白）。G剪切模量（实数≥0.0或空白）。MU泊桑比（-1.0实数≤0.5或空白）。RHO质量密度（实数）。A热膨胀系数（实数）。TREF计算热载时的参考温度或温度相关热膨胀系数（实数；当A项指定时，缺省值=0.0）。GE结构单元阻尼系数（实数）。ST、SC、SS分别为拉伸、压缩和剪切应力极限，为计算安全裕度用（实数）。MCSID材料坐标系标识号（整数≥0，或空白）。例子静力分析，采用低碳钢材料，性质为：，，质量密度26/1030E英寸磅3.0424m/100.7英寸秒磅采用自由域格式为：MAT1，5，30.E6，，0.3，7.0E-4二维各向异性材料（MAT2）一般各向异性材料，平面应力—应变关系用（7-1）表示横向剪应力—横向剪应变关系则由（7-2）定义其中，T为温度，为参考温度，Ai为热膨胀系数REFTNASTRAN中，用MAT2卡描述板（壳）单元各向异性材料性质。格式名称内容MID材料标识号（整数0）。Gij材料性质矩阵(实数)。RHO质量密度(实数)。Ai热膨胀系数向量(实数)。TREF参考温度(实数)。GE结构单元阻尼系数(实数)。ST、SC、SS分别为拉伸、压缩和剪切应力极限(实数，用于计算安全裕度)。MCSID材料坐标系标识号（整数≥0，或空白）。用PCOMP卡进行复合材料分析时，MAT2卡自动生成轴对称体正交异性材料（MAT3）轴对称体正交异性材料，应力—应变关系其中，为轴对称体横剖面坐标系MAT3仅适用于CTRIAX6单元为保证对称性，必须满足如下关系MAT3卡格式名称内容MID材料标识号（整数0）。EX、ETH、EZX、和Z方向扬氏模量（实数0）MUXTH、MUTHZ、MUZX泊桑比（实数）。RHO质量密度（实数）。GZX剪切模量（实数≧0.0）。AX、ATH、AZ热膨胀系数（实数）。TREF参考温度（实数）。GE阻尼系数（实数）。二维正交异性材料（MAT8）二维正交异性材料：平面应力—应变关系横向应力—横向应变关系MAT8卡只适用于板（壳）单元，格式如下名称内容MID材料标识号（整数0）。E1纵向弹性模量(实数)。E2横向弹性模量(实数)。MU12泊桑比（1方向单轴载荷作用下的）(实数)。G12面内剪切模量(实数0.0)。G1Z1-Z平面受剪的剪切模量(实数0.0或空白)。G2Z2-Z平面受剪的剪切模量(实数0.0或空白)。RHO质量密度(实数)。Aii方向的热膨胀系数(实数)。TREF参考温度(实数)。Xt、Xc分别为纵向拉伸、压缩时的允许应力或允许应变(实数0.0)。Yt、Yc分别为横向拉伸、压缩时的允许应力或允许应变(实数0.0)。S允许的面内剪切应力或应变(实数0.0)。GE结构阻尼系数(实数)。F12Tsai—Wu理论中的交互项(实数)。STRN昀大应变理论要求的应力（或应变）识别码，若STRN=1.0，则Xt、Yt、Xc、Yc及各项输入应变值；若STRN为空白，则为应力值。三维各向异性材料（MAT9）三维各向异性材料，应力—应变关系MAT9卡格式如下66名称内容MID材料标识号（整数0）。Gij材料坐标系中的对称材料性质矩阵元素(实数)。RHO质量密度(实数)。Ai热膨胀系数(实数)。TREF参考温度(实数)。GE结构阻尼系数(实数)。MAT9卡适用于体元CHEXA、CPENTA和CTETRA层复合材料（PCOMP）层复合材料，NASTRAN提供材料性质卡PCOMP，格式如下名称内容PID性质标识号（整数0）。Z0参考面至底面之距(实数)。NSM单位面积非结构质量(实数)。SB胶接材料允许剪应力(实数0.0)。FT破坏准则识别码（BCD值）：FT=HILL，HILL准则；FT=HOFF，Hoffman准则；FT=TSNI，Tsai-Wu准则；FT=STRN，昀大应变破坏准则。TREF参考温度(实数)。LAM叠层排列方式识别码（BCD值）：LAM=SYM，对称铺层，仅需输入半铺层；LAM为空白，需输入全部层数据。MIDi不同层的标识号ID，各层是以底层为1号依次定义的。Ti各铺层的厚度(实数)。THETAi每层纵向与单元材料轴的夹角(实数)。SOUTi应力或应变输出请求（YES或NO）。第8章静力载荷Nastran中，每一类载荷可以单独或以任何线性组合形式施加给结构。集中力和力矩集中力和力矩直接施加给结点集中力用FORCE、FORCE1和FORCE2卡定义FORCE卡格式概述名称内容SID载荷集标识号（整数0）。G结点标识号（整数0）。CID坐标系标识号（整数0，缺省值=0）。F比例系数（实数）。Ni集中力向量的分量，在CID坐标系中定义（实数，只少有一个Ni≠0）。例子：集中力F作用于悬臂梁自由端自由域格式为：或FORCE,100,2,,10.,0.,-1.,0.或FORCE,100,2,,1.,0.,-10.,0FORCE1和FORCE2卡定义集中力方向：FORCE1用两个结点的连线FORCE2用四个结点组成两个向量（G1-G2，G3-G4）的向量积，格式（下面force1、force2位置有错，刚好相反）名称内容SID载荷集标识号（整数0）。G结点标识号（整数0）。F力的系数（实数）。Gi定义力方向的结点标识号（整数0）。作用于结点的集中力矩，用MOMENT卡定义，格式SID载荷集标识号（整数0）。G为力矩作用的结点标识号（整数0）。CID坐标系标识号（整数0，或空白）。M比例系数（实数）。Ni力矩向量分量，在由CID定义的坐标系中量度（实数，只少有一个Ni≠0）。MOMENT1和MOMENT2也可定义集中力矩，同FORCE1和FORCE2。分布载荷作用于一维单元上的分布载荷（PLOAD1）用PLOAD1卡对一维单元（CBAR、CBEAM和CBEND）施加分布载荷；对CBAR和CBEAM单元，分布载荷可沿单元全长或部分长度来施加；对CBEND单元，分布载荷限沿单元全长线性变化PLOAD1卡的格式如下名称内容SID载荷集标识号（整数0）。EIDCBAR、CBEAM或CBEND单元的识别号（整数0）。TYPE载荷类型。用如下字符表示：“FX”、“FY”或“FZ”：分别为基本坐标系中X、Y或Z方向的力；“MX”、“MY”或“MZ”：分别为单元坐标系中X、Y或Z方向的力矩；“MXE”、“MYE”或“MZE”：分别为单元坐标系中X、Y或Z方向的力矩；SCALE为X1、X2确定比例系数，用如下字符表示：“LE”（实际长度），Xi值是沿单元轴的实际距离，若X1≠X2，Pi值是单元每单位长度的载荷密度；“FR”（比例长度），Xi值是沿单元轴距离与单元总长度之比，如果X1≠X2，Pi值是单元每单位长度的载荷密度；“LEPR”（投影长度），Xi值是沿单元轴的实际距离；“FRPR”（比例投影长度），Xi值为沿单元轴实际距离与总长之比，Pi值为单元每单位投影长度载荷密度；X1，X2从梁（CBAR、CBEAM或CBEND）端A起算的沿梁轴线之距（实数，X2可为空白，）。P1，P2分别为X1和X2处的载荷系数（实数，或空白）。若X1≠X2，则在X1和X2之间载荷呈线性分布，而X1，X2处之单位长度载荷分别为P1及P2；若X1=X2，或X2为空白，表示在X1处作用一大小为P1的集中力。例1均布载荷用比例长度“FR”来确定X1和X2，有X1=0.0,X2=1.0，P1=P2=12.6磅/英寸用“LE”来确定X1和X2例2，线性分布载荷对沿梁轴线线性分布载荷PLOAD1卡为：例3，集中载荷对作用于梁上的集中载荷PLOAD1卡为作用于二维单元上的均布压力（PLOAD2）对有相同均布压力的多个二维单元（CQUAD4或CTRIA3），PLOAD2卡十分方便PLOAD2卡格式：或名称内容SID载荷集识别号（整数0），由情况控制指令LOAD=SID选取。P压力值（实数），压力方向按单元连接结点顺序，以右手定则定义。EIDi单元识别号（整数0，或空白，对于替换形式，EID2EID1,并且要求其间的所有单元号是实际存在的）。PLOAD名称内容SID载荷集标识号（整数0）。Gi结点号P压力（实数），方向按单元结点连接顺序，以右手定则确定。作用于二维或三维单元面上的分布压力（PLOAD4）PLOAD4定义多种二维或三维单元面上的压力载荷这种压力载荷可垂直或不垂直于单元面可在单元面各角点输入不同压力值PLOAD4卡的格式如下替换格式（仅适于面单元）名称内容SID载荷集标识号（整数0）。单元标识号（整数0，对于“THRU”选择，EID1EID2）。单元面各角点处的单位面积载荷（实数或空白，P2、P3和P4的缺省值为P1）。G1压力面上任意角结点的标识号，仅对体元才要求此数据（整数0，或为空白）。G3与G1结点同一面上的对角结点编号，仅对于体单元CHEXA和CPENTA才要求的。对于CPENTA单元的三角面是不要求的。G4四面体元CTETRA不受压力的角结点编号（整数0）。CID坐标系标识号（整数0，缺省值=0）。N1，N2，N3在坐标系CID中定义的向量分量，用于定义载荷密度向量方向（实数）。2EID1EIDEID4P,3P2P,1P　　例1：作用于曲板上的均布压力（PLOAD4）用PLOAD4卡替换形式定义例2：作用于六面体CHEXA单元上的均布压力载荷重力和离心力（GRAV，RFORCE）在NASTRAN中，重力载荷用GRAV卡来施加，格式名称内容SID重力载荷集标识号（整数0）。CID坐标系标识号（整数0，缺省值为零）。G重力加速度向量比例系数（实数）。Ni在坐标系CID中定义的加速度向量分量（实数，只少有一个Ni≠0）。旋转引起的离心惯性力，用RFORCE卡定义。格式名称内容SID离心载荷集标识号（整数0，为零时代表基本坐标系原点）。G结点标识号（整数0）。CID定义选转向量的坐标系标识号（整数0，缺省值为0）。AR1,R2,R3单位时间旋转角速度标量系数（实数）。旋转向量的分量，该向量过G点（实数）。METHOD计算离心力所用的方法（整数=1，2，或空白）。METHOD=1（或空白），耦合质量矩阵；METHOD=2，集中质量矩阵强迫位移静力分析中，用DEFORM卡定义强迫变形DEFORM卡在情况控制集中用指令DEFORM=SID来选取DEFORM卡格式名称内容SID强迫变形集标识号（整数0）。EIDi单元标识号（整数0）。Di变形（实数，正值表示伸长）。对静力分析中的强迫位移，用SPCD施加SPCD卡由情况控制指令LOAD=SID来选取DEFORM格式名称内容SID载荷集识别号（整数0）。Gi结点或标量点标识号（整数0）。Ci位移分量号（0≤整数≤6，1至6个的唯一整数，无嵌入空白）。Di与Gi和Ci对应的强迫位移值（实数）。热载温度场用结点温度和单元温度数据定义（TEMP和TEMPD模型数据卡定义结点温度TEMP卡格式名称内容SID温度集标识号（整数0）。G结点标识号（整数0）。T温度值（实数）。一张TEMP卡昀多可定义三个结点的温度，由情况控制TEMP=SID选取TEMPD卡定义结点温度场，格式名称内容SID载荷集标