Sec02_質(zhì)量模型

1、S2-1NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation第二章第二章質(zhì)量模型質(zhì)量模型S2-2NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationS2-3NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation質(zhì)量模型質(zhì)量模型本章介紹與質(zhì)量模型相關(guān)的一些概念描述集中質(zhì)量和耦合質(zhì)量回顧質(zhì)量單位并展示在Patran中如何創(chuàng)建不同

2、類型的質(zhì)量及其在MD Nastran中的含義在材料屬性對話框中定義密度在單元Physical Property對話框中定義非結(jié)構(gòu)質(zhì)量用CONM1, CONM2 或CMASS1定義質(zhì)量單元S2-4NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation耦合質(zhì)量和集中質(zhì)量耦合質(zhì)量和集中質(zhì)量通常耦合質(zhì)量比集中質(zhì)量計算精確（但有時具體情況具體分析）集中質(zhì)量更傾向于節(jié)省計算時間用戶可以選擇是否使用單元耦合質(zhì)量設(shè)置PARAM, COUPMASS, 1為耦合質(zhì)量默認(rèn)情況下是集中質(zhì)量既有集中質(zhì)量又有耦合質(zhì)量的單元：BAR,

3、 BEAM, CONROD, HEXA, PENTA, QUAD4, QUAD8, ROD, TETRA, TRIA3, TRIA6, TRIAX6, TUBE只有集中質(zhì)量的單元：CONEAX, SHEAR只有耦合質(zhì)量的單元：BEND, HEX20, TRAPRG, TRIARGS2-5NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation耦合質(zhì)量和集中質(zhì)量（續(xù)）耦合質(zhì)量和集中質(zhì)量（續(xù)）集中質(zhì)量僅包含對角項, 即平動部分 (無轉(zhuǎn)動部分).協(xié)調(diào)質(zhì)量包含非對角項，既有平動也有轉(zhuǎn)動。比如對BAR單元 (雖然缺省

4、為無扭轉(zhuǎn)), BEAM, 和BEND 單元.S2-6NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationROD單元示例單元示例剛度矩陣:經(jīng)典協(xié)調(diào)質(zhì)量:Length = L, Area = A, Torsional Constant = J, Youngs Modulus = E, Shear modulus = GAEL-AEL00GJL-GJL0-AELAEL000-GJL00GJLk =00I3A0000m = ALI6AI6A00I3A1/31/61/31/6S2-7NAS122, Section

5、 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationROD單元示例單元示例(續(xù)續(xù))經(jīng)典MD Nastran集中質(zhì)量:MD Nastran耦合質(zhì)量: 平動量是集中質(zhì)量和經(jīng)典協(xié)調(diào)質(zhì)量的平均值. 該均值最適用于ROD和BAR單元000000m = AL001/201/200000000000m = AL005/121/125/121/120000S2-8NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationMD Nastran 耦合質(zhì)量概念說明耦合質(zhì)

6、量概念說明一端固定一端自由的桿準(zhǔn)確的1/4波長的固有頻率u(t)Single Element 21L1/4 = = 1.5708 E/2 L E/ LS2-9NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationMD Nastran 耦合質(zhì)量概念說明（續(xù)）耦合質(zhì)量概念說明（續(xù)）不同的近似方法集中質(zhì)量經(jīng)典協(xié)調(diào)質(zhì)量MD Nastran耦合質(zhì)量(-10%)L = = 1.414 E/ L E/ L2(-10%)(+10%)L = = 1.732 E/ L E/ L3(+10%)(-1.4%)L = = 1.54

7、9 E/ L E/ L12/5(-1.4%)S2-10NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation質(zhì)量單位請注意MD Nastran推薦使用一致的單位制根據(jù)需求可能重力單位代替質(zhì)量單位輸入. 此時您需要使用PARAM,WTMASS參數(shù)將其轉(zhuǎn)化為質(zhì)量單位.重力到重量的轉(zhuǎn)換:Mass = (1/G) Weight (G = Gravity Acceleration)Mass Density = (1/G) Weight DensityPARAM,WTMASS, factor 代表轉(zhuǎn)換因子factor

8、 = 1/G. 默認(rèn)的轉(zhuǎn)換因子數(shù)值是1.0.例如例如:輸入鋼的重力密度RHO = 0.3 lb/in3 使用PARAM,WTMASS,0.00259 ，當(dāng)G = 386.4 in/sec2 PARAM,WTMASS每次運行時使用一次并且與所有weight或mass相乘(包括MASSi, CONMi, 和nonstructural mass). 不要混淆輸入類型，全部統(tǒng)一使用質(zhì)量或重力輸入。S2-11NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation質(zhì)量輸入最常用的方法是通過材料密度定義結(jié)構(gòu)質(zhì)量，在材料

9、屬性對話框中定義. 每一個單元參考其材料屬性將建立一個單元質(zhì)量矩陣。MATi 輸入12345678910MAT1MIDEGNURHOATREFGEMAT1230.0E60.37.7E-4 S2-12NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation質(zhì)量輸入質(zhì)量輸入(續(xù)續(xù))非結(jié)構(gòu)質(zhì)量質(zhì)量從單元屬性輸入，與結(jié)構(gòu)質(zhì)量無關(guān). 輸入形式是線性單元輸入的是單位長度上的質(zhì)量2D單元輸入的是單位面積上的質(zhì)量.例如: payload distributed over a floor, insulation on bea

10、ms, mass of electronic component modeled on a PCB.S2-13NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation質(zhì)量輸入質(zhì)量輸入(續(xù)續(xù))標(biāo)量質(zhì)量CONM1和CONM2可以定義節(jié)點質(zhì)量. CONM2最通用. 使用Option選項可以對其切換COUPLED 定義 CONM1 (完整的6x6質(zhì)量矩陣) 基于對稱性，用戶定義一半項數(shù), 僅用于高級定義，不常見。S2-14NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008

11、 MSC.Software Corporation質(zhì)量輸入質(zhì)量輸入(續(xù)續(xù))Lumped定義CONM2 (集中質(zhì)量), 平動和轉(zhuǎn)動部分將被定義。333231222111IIIIIIMSYMMMS2-15NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation質(zhì)量輸入質(zhì)量輸入(續(xù)續(xù))Grounded定義定義CMASS1 (標(biāo)量質(zhì)量)下面的輸入允許輸入單個方向上的質(zhì)量, 當(dāng)質(zhì)量僅在某個方向上有效時該方法非常常用。S2-16NAS122, Section 2, September 2008Copyright 200

12、8 MSC.Software Corporation質(zhì)量輸入(續(xù))最常用的標(biāo)量單元質(zhì)量的輸入是通過CONM2 如果只需定義M項，那么其他項被設(shè)為空并且質(zhì)量將有平動質(zhì)量分量，數(shù)值是在3個方向上的平均值。如果慣性屬性被需要，那么這些需要輸入適當(dāng)如果質(zhì)量是來自節(jié)點位置的偏置，那么這個也被定義（寫一個MPC方程到質(zhì)量矩陣-有效地剛性偏置）CONM2 經(jīng)常被定義為帶有偏置且與一個以上由RBE2或RBE3連接的節(jié)點相連，依賴于依附的結(jié)構(gòu)本身。S2-17NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation高級功能需求

13、高級功能需求Patran的直接文本輸入或手動修改的直接文本輸入或手動修改bdf文件文件高級非結(jié)構(gòu)質(zhì)量功能需要使用Patran的直接文本輸入（ Direct Text Input）功能，或手動編輯生成的bdf文件這包含NSM, NSM1, NSML和NSML1模型輸入數(shù)據(jù)卡片這些輸入由NSM卡片在Case Control Command部分調(diào)用S2-18NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation五個非結(jié)構(gòu)質(zhì)量模型數(shù)據(jù)輸入卡片NSM, NSM1, NSML, NSML1和NSMADD可以使用。單元

14、集合分布的非結(jié)構(gòu)單元集合或某特殊屬性集合分布的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量在情況控制部分可以使用NSM控制質(zhì)量選項NSM 可以在超單元間調(diào)用不同的內(nèi)容但每個超單元只能調(diào)用一個高級功能需求Patran的直接文本輸入或手動修改bdf文件S2-19NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationNSM 和它的轉(zhuǎn)換卡片NSM1允許用戶選取單元集合來定義非結(jié)構(gòu)質(zhì)量值。例如:上面兩個卡片的含義是一樣的都是定義ID為15的單元的質(zhì)量密度為0.022NSM3PSHELL15.022NSM13PSHELL.02215高級功能需求Pat

15、ran的直接文本輸入或手動修改bdf文件S2-20NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationNSML 和 NSML1 卡計算 “面積”單元 (如, CQUAD4)的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù) NSML 和 NSML1 卡計算 “線”單元 (如, CBAR)的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量系數(shù)NSML 和 NSML1 不能在同一卡上混合 “面積” 和 “線” 單元NSML 和 NSML1 然后轉(zhuǎn)化為NSM and NSM1高級功能需求Patran的直接文本輸入或手動修改bdf文件S2-21NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationExample:上例將0.95 的阻尼