NASTRAN-動(dòng)力分析指南

1.1.1有限單元法的基本思路N(x)=q(Lx)u(x)=jxN(x)dx=q(Lxx2)0EAEA2e=du=q(Lx)xdxEA=Ee=q(Lx)xxA1(1-1)。2u(x)=u+(xx)iLiiuxNi：duuue==i+1iidxLi=Ee=iiLiN=A=iiLi(1-2)ee(1-3)(1-4)(1-5)3q(L+L) ii+1LLiLN=n4NN=ii+12iii+1ii+22EA入iin2nn+12EA1.2有限元法的計(jì)算步驟(1-6)(1-7)(1-8)12(u)||(1-9)3Pi,PiiiiieiiiieeUi(e)=|eJ(1-10)1.1.3有限元法的進(jìn)展與應(yīng)用Unigraphics、Pro/ENGINEER、，，1.2.3單自由度系統(tǒng)無(wú)阻尼自由振動(dòng)(a)單位制要統(tǒng)一(b)動(dòng)力分析中質(zhì)量與阻尼單位最容易出錯(cuò)1231.2.4單自由度系統(tǒng)阻尼自由振動(dòng)12d1.2.5單自由度系統(tǒng)無(wú)阻尼簡(jiǎn)諧振動(dòng)121.2.612nnn1.2.8有限元?jiǎng)恿W(xué)建模需要考慮的問(wèn)題NXNastranNXNastran--Nonlinear:NXNastran--Superelements:NXNastran--Aeroelasticity:NXNastran--Optimization:NXNastran--AdvancedAeroelasticity:4.3動(dòng)力分析功能及特性NXNASTRANNASTRANNXNASTRANNXNASTRANNXNASTRAN12:3(-)456NXNASTRAN7)多級(jí)超單元分析1.4.4NXNASTRAN支持的硬件平臺(tái)NXNASTRAN有限元分析是對(duì)結(jié)構(gòu)幾何及載荷工況的模擬，是對(duì)真實(shí)情況的數(shù)值近似。通過(guò)對(duì)分析對(duì)象劃分網(wǎng)格，求解有限個(gè)數(shù)值來(lái)近似模擬真實(shí)環(huán)境的無(wú)限個(gè)未知量。一般來(lái)說(shuō)，有限元在軟件中的實(shí)現(xiàn)過(guò)程包含三個(gè)主要的步驟。不論使用哪種分析工具，這三個(gè)步驟都應(yīng)該是大致一樣的，那就是：前處理，求解，后處理。前處理的功能主要有三個(gè)：創(chuàng)建或從某種CAD軟件中讀入幾何模型；定義材料屬性和相關(guān)參數(shù)及特性；劃分網(wǎng)格得到離散的有限元模型。另外還有一些小的功能，如模型修補(bǔ)等。1最重要的是CAD建模的便利性和避免重復(fù)建模的時(shí)間浪費(fèi)。通常來(lái)說(shuō)，流行CAD工具相因此許多用戶(hù)都會(huì)選擇將CAD的建模優(yōu)勢(shì)和CAE的分析長(zhǎng)處結(jié)合起來(lái)，從而最大限度的也有一定的幾何建模能力，但是實(shí)際應(yīng)用中多用來(lái)進(jìn)行針對(duì)CAD模型的一些簡(jiǎn)化和修補(bǔ)。另外一個(gè)可以選擇的方案就是以參數(shù)方式直接在CAE前處理器中創(chuàng)建幾何模型。象上面我CAE軟件的參數(shù)化編程語(yǔ)言建立參數(shù)模型，目前還有許多用戶(hù)在使用著。這種做法以其自動(dòng)化和參數(shù)化為許多人所喜愛(ài)，而且針對(duì)某些重復(fù)性的建模工作而言，這種方法有著簡(jiǎn)便快捷和容易修改的優(yōu)點(diǎn)。但某些出色的前處理器可以做到與CAD軟件的參數(shù)化傳遞，因此根本不需要再對(duì)已有的CAD模型以參數(shù)化的形式在CAE軟件中再現(xiàn)。這可以說(shuō)是一種更加高明和高效率的做法。在CAD/CAE軟件協(xié)同性越來(lái)越得到重視的今天，在CAE前處理器中進(jìn)行參數(shù)化建模的方式也將逐漸被淘汰。2這些不同的屬性設(shè)置，區(qū)分模型中不同的結(jié)構(gòu)特性。材料特性。例如在結(jié)構(gòu)線性靜力分析中至少要輸入材數(shù)，結(jié)構(gòu)和熱耦合分析中還需要輸入材料的熱膨脹系數(shù)等。類(lèi)型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。一般軟件中都有幾百種單D可以參看本書(shū)的第五章。單元屬性(表)對(duì)于一些特殊單元類(lèi)型，如梁?jiǎn)卧|(zhì)量元等，還需要定義一些特殊屬性。這些特殊屬殼單元厚度和算法選擇，自由度設(shè)置等。3FEA這一步是前處理器的核心功能。區(qū)分前處理軟件功能是否強(qiáng)大，這一部分的功能之間Nastran有的前處理器都有輸入輸出Nastran標(biāo)準(zhǔn)文件的功能，而根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)不同，以及對(duì)處理不同模型的不同需求，決定了哪種前處理工具最適合用戶(hù)使用。在網(wǎng)格劃分過(guò)程中，主要有幾個(gè)方面需要注意：有限元方法是數(shù)值近似計(jì)算方法，一般來(lái)說(shuō)，網(wǎng)格越密集，計(jì)算結(jié)果與精確解的近似程度就越高。密網(wǎng)格在多數(shù)情況下可以獲得更精確的結(jié)果，但如果網(wǎng)格密度的求解結(jié)果已經(jīng)非在實(shí)際應(yīng)用中，在網(wǎng)格加密程度和計(jì)算工作量之間有個(gè)權(quán)衡問(wèn)題。顯而易見(jiàn)，網(wǎng)格密度元網(wǎng)格密度和形式有很大的影響。邊形網(wǎng)格和混合網(wǎng)格劃分可以選擇。對(duì)于三維網(wǎng)態(tài)分析和應(yīng)力分析對(duì)網(wǎng)格形狀的要求也不同。即二次單元。如果要求得到精確的峰值應(yīng)力結(jié)果時(shí)，高階單元往往更能夠滿(mǎn)足要求。而且，一般來(lái)說(shuō)，二次單元對(duì)于非線性特性的支持比低階單元要好，如果求解涉及到較復(fù)雜的非線4NXNASTRAN其輸入、輸出格式及結(jié)果數(shù)據(jù)可作為中間文件被幾乎所有的CAD/CAE/CAM和相關(guān)軟件容易的移植到不同的平臺(tái)上，可以任意讀取而不受應(yīng)用軟件的版本限制。NXNASTRAN同時(shí)PNXMasterFEMHypermeshAltairPatranMedinaT-systemsFemap12對(duì)進(jìn)行顯示和處理?；镜墓δ苋缭茍D，動(dòng)畫(huà)，列表，曲線等，高級(jí)功能如數(shù)據(jù)組合，結(jié)果疊NXNastran的計(jì)算結(jié)果文件格式是非常通用的，甚至可以說(shuō)是有限元NXNastran能的強(qiáng)大性還在于它可以輸出一些特殊的，其他并不象前處理功能和適用性的差別這么明顯，在這里也就不一一贅述了。后處理器中完成的另外一個(gè)功能就是結(jié)果準(zhǔn)確性的判斷。其實(shí)這種提法并不十分準(zhǔn)確，結(jié)果準(zhǔn)確性的判斷主要還是依靠軟件使用者本身的力學(xué)知識(shí)和工程經(jīng)驗(yàn)，只不過(guò)通過(guò)后處理器中一些特殊的結(jié)果顯示功能來(lái)實(shí)現(xiàn)而已。比較常見(jiàn)的方法如通過(guò)顯示單元不平均結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)判斷網(wǎng)格密度是否足夠，通過(guò)誤差估計(jì)方法和各種誤差數(shù)值來(lái)判斷網(wǎng)格離散誤差，通過(guò)各種曲線和結(jié)果比較來(lái)判斷結(jié)果分布趨勢(shì)是否合理等?？傊?，后處理器就如軟件本身一樣只是一個(gè)工具，是否能夠合理有效的利用這個(gè)工具取決于軟件使用者本身的應(yīng)用水平，而這個(gè)應(yīng)用水平又和使用者本身的力學(xué)素養(yǎng)和實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)足的進(jìn)步。入nFMS和NASTRAN語(yǔ)句—文件管理與系統(tǒng)資源分配執(zhí)行控制(求解類(lèi)型、時(shí)間容許、系統(tǒng)診斷)CEND界定符(必須)情況控制(輸出要求、選擇模型數(shù)據(jù)集項(xiàng)目)BEGINBULK界定符(必須)數(shù)據(jù)模型taSENDDATA–定界符號(hào)(必須)述，供對(duì)這一部分內(nèi)容不太了解的用戶(hù)參考。固定格式重復(fù)輸入的復(fù)制格式度體單元(它們的性質(zhì)象塊料或厚板材)六面體元CHEXA(24-80)約束元(無(wú)限剛硬，稱(chēng)為剛性元，在數(shù)學(xué)模型中不引起數(shù)值困難)1.6..5耦合質(zhì)量與集中質(zhì)量一般地，耦合質(zhì)量比集中質(zhì)量更精確于使用集中質(zhì)量NXNastran中缺省為集中質(zhì)量，用如下語(yǔ)句選擇耦合質(zhì)量矩陣：可用集中質(zhì)量和耦合質(zhì)量的單元有：僅能用集中質(zhì)量的單元有：僅能用耦合質(zhì)量的單元有：集中質(zhì)量矩陣僅包含對(duì)角元素，因此僅有平動(dòng)分量，而無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)分量BAR(即使無(wú)扭轉(zhuǎn)),BEAM,BEND單元等，既有平動(dòng)分量，又有轉(zhuǎn)動(dòng)分量2其平動(dòng)項(xiàng)描述集中質(zhì)量(經(jīng)典一致質(zhì)量)的平均，用于BAR和ROD單元時(shí)效果最好3Nastran考慮圖示桿使用集中質(zhì)量矩陣的相應(yīng)頻率使用經(jīng)典一致質(zhì)量矩陣的相應(yīng)頻率4NASTRAN默認(rèn)為用戶(hù)的單位一致，用戶(hù)必須確認(rèn)單位統(tǒng)一?？梢杂弥亓繂挝唬菓?yīng)該使用PARAM,WTMASS.將其轉(zhuǎn)化為質(zhì)量單位質(zhì)量、重量轉(zhuǎn)換關(guān)系為：每次運(yùn)行一旦使用了PARAM,WTMASS，所有輸入的質(zhì)量/重量都乘以該因子(包括MASSi,CONMi和輸入的非結(jié)構(gòu)質(zhì)量)。請(qǐng)不要混合輸入，最好全部使用質(zhì)量輸入或者全部使用重量輸入。材料密度標(biāo)量質(zhì)量節(jié)點(diǎn)質(zhì)量非結(jié)構(gòu)質(zhì)量非結(jié)構(gòu)質(zhì)量6CONM2作用：定義節(jié)點(diǎn)的集中質(zhì)量域EIDGCID單元識(shí)別號(hào)(大于0的整數(shù))節(jié)點(diǎn)識(shí)別號(hào)(大于0的整數(shù))MIij質(zhì)量值(實(shí)數(shù))在域4中定義的CID≠-1的坐標(biāo)系，為從節(jié)點(diǎn)到質(zhì)量重心的偏移距是偏移量(實(shí)數(shù))。單元識(shí)別號(hào)對(duì)于所有其他單元識(shí)別號(hào)應(yīng)是唯一的。定義節(jié)點(diǎn)集中質(zhì)量的更一般的方法，參見(jiàn)COMM1卡的描述。附加部分是可選的。如果CID=-1，偏移量在內(nèi)部計(jì)算為節(jié)點(diǎn)的位置與X1，X2，X3的差值。節(jié)點(diǎn)位置可以定義為一個(gè)非基礎(chǔ)坐標(biāo)系上。在這種情況下，Iij的數(shù)值必須是在平行于基礎(chǔ)標(biāo)系的一個(gè)坐標(biāo)系里。相對(duì)于中心的慣性矩陣的形式按照下面的式子選?。耗K內(nèi)會(huì)導(dǎo)致致命錯(cuò)誤。ID用的是球坐標(biāo)系或柱坐標(biāo)系。這與位移坐標(biāo)系定義的方式相類(lèi)似?？傮w節(jié)點(diǎn)集合(G)=N+M獨(dú)立的自由度集合(N)=F+S非約束的自由度集合(F)=A+O分析集合A=L+R求解A集合的模態(tài)數(shù)據(jù)恢復(fù)到G集合的反向處理通過(guò)多點(diǎn)約束通過(guò)約束條件通過(guò)靜態(tài)凝聚通過(guò)自由體分區(qū)每一個(gè)自由度都是某互斥“集合”的一個(gè)元素。集合的名字有如下的定義：由多點(diǎn)約束消除的自由度集合ECGRIDPS約束消除的自由度集合由結(jié)構(gòu)矩陣縮減分區(qū)所忽略的自由度集合動(dòng)力縮減或部件模態(tài)綜合中的廣義自由度集合用于決定自由體運(yùn)動(dòng)的參考自由度集合在動(dòng)力縮減或部件模態(tài)綜合過(guò)程中自由的自由度集合在動(dòng)力縮減或部件模態(tài)綜合過(guò)程中被固定的自由度集合動(dòng)力分析里引入的附加自由度集合永久約束氣動(dòng)自由度集合氣動(dòng)自由度集合集合名moqrcbek的DMAP中使用這些集合的人，在使用這些集合進(jìn)行分區(qū)與合并運(yùn)算時(shí)應(yīng)當(dāng)避免冗余的定義。即：一個(gè)自由度不能同時(shí)在PS域和GRID卡(sg集合)以及被選中的SPC卡(sb集合)中同時(shí)被說(shuō)明。多余的說(shuō)明將導(dǎo)致VEC模塊中的UFM2120樣，這些集合是獨(dú)立于別的互斥集合的。意義(“意義(“+”表示兩個(gè)集合并集)由單點(diǎn)約束消除的所有的自由度集合移去參考自由度后剩余的結(jié)構(gòu)自由度集合(剩余自由度)超單元的物理邊界自由度的總集在超單元分析中組裝的集合動(dòng)力分析中由直接方法使用的集合無(wú)約束的(自由)結(jié)構(gòu)自由度集合自由結(jié)構(gòu)自由度加附加自由度集合沒(méi)有被多點(diǎn)約束的所有結(jié)構(gòu)自由度集合沒(méi)有被多點(diǎn)約束的所有結(jié)構(gòu)自由度加附加自由度集合包括標(biāo)量自由度在內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)(節(jié)點(diǎn))自由度集合所有的物理自由度集合物理和氣動(dòng)約束的自由度集合氣動(dòng)的物理集合靜態(tài)獨(dú)立集合減去靜態(tài)確定支撐在動(dòng)力縮減和部件模態(tài)綜合中振動(dòng)的自由度集合集合名t=l+ffr=o+la的子集b中。 =剛體模態(tài)(零頻率)自由度0f=有限頻率模態(tài)自由度f(wàn)i=0+f，所有模態(tài)自由度集合一個(gè)向量集被定義為物理與模態(tài)自由度的組合：U=+Ukie對(duì)于每一個(gè)自由度的成員關(guān)系可以用模型數(shù)據(jù)集卡中的PARAM，USEPRT卡和模型數(shù)據(jù)集卡定義的自由度集合置于集合中的自由度是由用戶(hù)按照下面的數(shù)據(jù)集輸入卡來(lái)定義的：名稱(chēng)名稱(chēng)數(shù)據(jù)集卡名稱(chēng)kCAEROi*：只有在約束沒(méi)有在基礎(chǔ)坐標(biāo)系被說(shuō)明時(shí)才放入集合單元識(shí)別號(hào)的保留域。使用識(shí)別號(hào)是因?yàn)檫吔?外部)節(jié)點(diǎn)在一個(gè)超單元中可能屬輸入方式6.8模型檢查的幾點(diǎn)提示PARAM，GRDPNT，V1(V1>0)等價(jià)方式節(jié)點(diǎn)重量生成器檢查使用DMAP選項(xiàng)，進(jìn)行多種剛體模式與平衡狀態(tài)的檢查通過(guò)工程判斷來(lái)進(jìn)行檢查章模態(tài)分析動(dòng)部件的頻率是否接近結(jié)構(gòu)的任何一階固有頻率。評(píng)估載荷的可能放大因子。使用固有頻率和正交模態(tài)，可以指導(dǎo)后續(xù)動(dòng)態(tài)分析(如瞬態(tài)分析、響應(yīng)譜分析、瞬態(tài)分析中時(shí)間步長(zhǎng)的選取等)使用固有頻率和正交模態(tài)，在結(jié)構(gòu)瞬態(tài)分析時(shí)，可以用模態(tài)擴(kuò)張法指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)分析，如加速度傳感器的布置位置。評(píng)估設(shè)計(jì)中的變化和改進(jìn)。2.2模態(tài)分析理論考慮假設(shè)其解為代入得到特征方程或2)與固有頻率對(duì)應(yīng)的特征向量稱(chēng)為自然模態(tài)或模態(tài)形狀，模態(tài)形狀對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)擾度圖3)當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)，在任意時(shí)刻，結(jié)構(gòu)的形狀為它的模態(tài)的線性組合。jj剛體模態(tài)如果結(jié)構(gòu)完全未約束，有剛體模態(tài)存在(應(yīng)力-自由模態(tài))或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，則至少有一個(gè)自然模態(tài)的倍數(shù)依然為自然模態(tài)代表相同的振動(dòng)模態(tài)模態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)化2.4模態(tài)能量應(yīng)變-位移關(guān)系應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系靜力-位移關(guān)系單元應(yīng)變能因此，對(duì)給定的模態(tài)位移模態(tài)應(yīng)變?yōu)槟B(tài)應(yīng)力為模態(tài)力為模態(tài)應(yīng)變能為2.5特征值解法對(duì)于方程跟蹤法(Trackingmethod)rmationmethod蘭索士法(Lamczosmethod)跟蹤法解特征值問(wèn)題，實(shí)質(zhì)是迭代法。對(duì)僅求幾個(gè)特征值(或固有頻率)的問(wèn)題是一種方便方法。NXNASTRAN中，提供兩種迭代解法，即為逆冪法(INV)和移位逆冪法(SINV)STRUM，改善收斂性。對(duì)于維數(shù)小、元素滿(mǎn)的矩陣，且需求全部或大部分特征值問(wèn)題十分有效；NXNASTRAN提供Givens法(GIV)和修正MGIV法；NXNASTRAN提供郝斯厚德(HOU)法和修正郝斯厚德(MHOU)法；吉文斯(GIV)法和郝斯厚德(HOU)法要求[M]矩陣正定；修正吉文斯法(MGIV)與修正的郝斯厚德法(MHOU)允許[M]是奇異的，從而可求解剛體模態(tài)；Lanczos來(lái)的新的特征值解法。對(duì)計(jì)算非常大的稀疏矩陣幾個(gè)特征值問(wèn)題最有效。2.5.4特征值方法比較根據(jù)使用的具體情況不同，上面介紹特征值解法各有用處。相比較而言，蘭索士法是首先推一些對(duì)比：會(huì)會(huì)是GIVGIV否MGIV是INVINV是是2.5.6模態(tài)分析求解控制執(zhí)行控制情況控制數(shù)據(jù)模型輸出控制節(jié)點(diǎn)輸出單元輸出其他模態(tài)分析例子問(wèn)題描述：平板的模態(tài)分析有限元模型：節(jié)點(diǎn)和單元載荷與邊界條件材料特性和幾何尺寸輸入文件TITLE=NORMALMODESEXAMPLEMETHOD=1VECTOR=ALLBEGINBULK=,*1,=,*1,*1,*1,*1=,*1,=,*1,*1,*1,*1=,*1,=,*1,*1,*1,*1=,*1,=,*1,*1,*1,*12.6.1概述2無(wú)法求解；2)數(shù)學(xué)模型過(guò)于詳細(xì)超過(guò)實(shí)際需要，完全求解代價(jià)太大；2.6.2NXNASTRAN中使用的降階方法Guyan縮減法(靜態(tài)縮聚)廣義動(dòng)力縮減法(GDR)模態(tài)縮減法分量模態(tài)綜合法(超單元中的選項(xiàng))1理論：若為結(jié)構(gòu)的未約束(自由)坐標(biāo)集合，分為OMIT,OMIT1注：指定A集合用ASET卡片,指定O集合用OMIT卡片；靜態(tài)縮聚求解控制特點(diǎn)A選擇與經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，用戶(hù)選擇A集合的點(diǎn)時(shí)有些費(fèi)力；不考慮用戶(hù)水平影響，比較高的精度仍然需要更多的A集合點(diǎn)(又考慮到計(jì)算費(fèi)剛度縮減是精確的；質(zhì)量與阻尼縮減只能是近似的；當(dāng)省略無(wú)質(zhì)量的自由度時(shí)，模態(tài)的精確性不會(huì)有任何損失。2模態(tài)法：在模態(tài)坐標(biāo)下進(jìn)行求解(H-SET)(A集合的運(yùn)動(dòng)方程以模態(tài)坐標(biāo)表示，模態(tài)降階理論如果[0]為質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化模態(tài)矩陣，則得到：a模態(tài)縮減求解控制3問(wèn)題描述：使用靜態(tài)縮聚方法對(duì)平板進(jìn)行模態(tài)分析用指定的點(diǎn)作為A集合。有限元網(wǎng)格載荷邊界條件注：圓圈標(biāo)出的為要保留的節(jié)點(diǎn)該例題的輸入文件：TIME10METHOD=1VECTOR=ALLBEGINBULKINCLUDE’plate.bdf’$$$$plate.bdf$$geometricplatemodel$PSHELL1111213141517181101111inputfilefor.11112131223141334151445161556171667181778191889201991021201011222112132423CQUADCQUAD412113142524CQUAD413114152625CQUAD414115162726CQUAD415116172827CQUAD416117182928CQUAD417118193029CQUAD418119203130CQUAD419120213231CQUAD420121223332CQUAD421123243534CQUAD422124253635CQUAD423125263736CQUAD424126273837CQUAD425127283938CQUAD426128294039CQUAD427129304140CQUAD42813031424130132334443GRID314.1.0.31134354645GRID324.51.0.32135364746GRID335.1.0.33136374847GRID340.1.50.34137384948GRID35.51.50.35138395049GRID361.1.50.36139405150GRID371.51.50.37140415251GRID382.1.50.38141425352GRID392.51.50.39142435453GRID403.1.50.40143445554GRID413.51.50.$GRID424.1.50.3.+7.3.282GRID434.51.50.$GRID445.1.50.GRID10.0.0.GRID450.2.0.GRID2.50.0.GRID46.52.0.GRID31.0.0.GRID471.2.0.GRID41.50.0.GRID481.52.0.GRID52.0.0.GRID492.2.0.GRID62.50.0.GRID502.52.0.GRID73.0.0.GRID513.2.0.GRID83.50.0.GRID523.52.0.GRID94.0.0.GRID534.2.0.GRID104.50.0.GRID544.52.0.GRID115.0.0.GRID555.2.0.GRID120..50.$GRID13.5.50.SPC1112345112233445GRID141..50.GRID151.5.50.GRID162..50.GRID172.5.50.GRID183..50.GRID193.5.50.GRID204..50.GRID214.5.50.GRID225..50.GRID230.1.0.GRID24.51.0.GRID251.1.0.GRID261.51.0.GRID272.1.0.GRID282.51.0.GRID293.1.0.GRID303.51.0.部分結(jié)果文件2.7.1剛體模態(tài)與剛體向量(a)和(b)兩種情況，結(jié)構(gòu)能夠發(fā)生剛體位移。剛體位移/機(jī)構(gòu)模態(tài)的存在可以由如下特征方程有0頻率值說(shuō)明，其特征方程質(zhì)量矩陣、剛度矩陣滿(mǎn)足(剛度矩陣奇異)：剛體模態(tài)的計(jì)算通常[Mr]不為對(duì)角矩陣，進(jìn)行正交化得到2.7.3SUPPORT(支撐)自由度的選擇支撐自由度必須在不產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的情況下具有獨(dú)立的位移(即必須是靜定的)2.7.4SUPPORT(支撐)自由度的檢驗(yàn)NXNastran為每一個(gè)剛體向量計(jì)算內(nèi)應(yīng)變能(功)。如果實(shí)際存在剛體模態(tài)，則應(yīng)變能近似為零。NXNastran也給出剛體誤差比率的計(jì)算。如果不考慮截?cái)嗾`差的影響，并且用戶(hù)任何一條原因的存在，這些數(shù)值可能會(huì)成為非零值：截?cái)嗾`差的累積Ur集合被過(guò)多定義而導(dǎo)致多余的約束(出現(xiàn)很高的應(yīng)變能)Ur集合指定不足而導(dǎo)致出現(xiàn)奇異的退化剛度矩陣(出現(xiàn)高剛體誤差比)多點(diǎn)約束不協(xié)調(diào)(同時(shí)出現(xiàn)高應(yīng)變能和高剛體誤差比)單點(diǎn)約束太多(同時(shí)出現(xiàn)高應(yīng)變能和高剛體誤差比)Krr(l集合的剛體向量)為空(導(dǎo)致剛體誤差比為單位值而應(yīng)變能很小)。這是一個(gè)可以接受的狀態(tài)，并且會(huì)在使用廣義動(dòng)力縮減時(shí)出現(xiàn)。2.7.5NXNASTRAN對(duì)剛體模態(tài)和剛體向量的計(jì)算算得的前N個(gè)柔體模態(tài)(N為剛體運(yùn)動(dòng)集合R中自由度數(shù))，并在它的位置用N個(gè)剛體模態(tài)代替。模態(tài)變換結(jié)果約束力在外部無(wú)效，即如果阻尼單元不接地，則有因此，不接地的阻尼單元不影響系統(tǒng)的剛體模態(tài)如果阻尼是成比例的，則態(tài)動(dòng)力方程是完全解耦的。第三章頻率響應(yīng)分析3.1動(dòng)力學(xué)分析中的矩陣組集在瞬態(tài)響應(yīng)分析、頻率響應(yīng)分析、復(fù)模態(tài)分析中，NXNastran提供了兩種計(jì)算方法：。根據(jù)動(dòng)力分析類(lèi)型和計(jì)算方法的不同，動(dòng)力學(xué)矩陣組集也不一樣阻尼反映結(jié)構(gòu)內(nèi)部能量的耗散阻尼產(chǎn)生的機(jī)理粘性效應(yīng)(粘性阻尼器,振動(dòng)減振器)外摩擦(結(jié)構(gòu)連接處的相對(duì)滑動(dòng))內(nèi)摩擦(材料粘性)結(jié)構(gòu)非線性(Plasticity)阻尼的模擬粘性阻尼力結(jié)構(gòu)阻尼力對(duì)結(jié)構(gòu)阻尼可以得到有但因?yàn)榈秸承宰枘崤c速度成比例結(jié)構(gòu)阻尼與位移成比例臨界阻尼比b/b=cr品質(zhì)因子與能量耗散成反比在共振點(diǎn)()：n3結(jié)構(gòu)阻尼用結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)乘整個(gè)系統(tǒng)剛度矩陣將結(jié)構(gòu)阻尼轉(zhuǎn)化為等效粘性阻尼將單元結(jié)構(gòu)阻尼轉(zhuǎn)化為等效粘性阻尼標(biāo)量粘性阻尼CDAMP2：兩自由度間的數(shù)值阻尼器，不需屬性卡PDAMPCDAMP3：兩自由度間的數(shù)值阻尼器，需屬性卡PDAMPCDAMP4：兩自由度間的數(shù)值阻尼器，不需屬性卡PDAMPCVISC：兩節(jié)點(diǎn)間的單元阻尼器，需屬性卡PVISCCBUSH：廣義彈簧和阻尼器單元，允許與頻率相關(guān)模態(tài)阻尼在模型數(shù)據(jù)段的TABDMP1卡列出阻尼值與頻率之間的關(guān)系表格1DMIG模型數(shù)據(jù)卡用來(lái)輸入與指定自由度相關(guān)的一個(gè)質(zhì)量、阻尼或者剛度矩陣。G類(lèi)矩陣在系統(tǒng)級(jí)上應(yīng)用，并優(yōu)先于其他任何約束操作。G類(lèi)矩陣是實(shí)對(duì)稱(chēng)矩陣。他們?cè)诠r控制段中通過(guò)下面的命令選用：M2GG=質(zhì)量矩陣的名稱(chēng)GGK2GG=剛度矩陣的名稱(chēng)G類(lèi)矩陣既能在超單元中添加也能在剩余結(jié)構(gòu)中添加。P類(lèi)矩陣和P集合大小一致(G集合加上附加點(diǎn)的E集合)。析操作之前，要先通過(guò)與G類(lèi)矩陣平級(jí)的約束和縮減過(guò)程的處理，然后再疊加到縮減后的模型上去(A集或H集)。注意廣義動(dòng)力縮減(GDR)和模態(tài)縮減(模態(tài)解法)操作不包括P類(lèi)矩陣的影響；并且，對(duì)分析集的載荷縮減操作也不包P類(lèi)矩陣不一定是實(shí)對(duì)稱(chēng)矩陣。他們?cè)诠r控制段中通過(guò)下面的命令選用：GGK2GG=剛度矩陣的名稱(chēng)2直接法中使用的動(dòng)力學(xué)方程為：對(duì)頻率響應(yīng)和復(fù)特征值分析，動(dòng)力學(xué)矩陣為：對(duì)瞬態(tài)響應(yīng)，動(dòng)力學(xué)矩陣為：3。ppppddddddUhiUe的組合間變換為：對(duì)頻率響應(yīng)和復(fù)特征值分析，動(dòng)力學(xué)矩陣為：3.2頻率響應(yīng)分析3.2.1概述響應(yīng)分析是計(jì)算在穩(wěn)態(tài)震蕩激勵(lì)下結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的方法(例如：偏心旋轉(zhuǎn)部件在一組轉(zhuǎn)動(dòng)頻率下的旋轉(zhuǎn)分析)。頻率上已知。力的形式可以是外力，也可以是強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)(位移、速度、加速度等)。計(jì)算的響應(yīng)結(jié)果通常包括節(jié)點(diǎn)位移、加速度、單元力和應(yīng)力等。計(jì)算的響應(yīng)為以實(shí)部和虛部形式表示的復(fù)數(shù)，或由振幅和相位形式定義。動(dòng)方程進(jìn)行縮減和解耦，同時(shí)由單個(gè)模態(tài)響應(yīng)的疊加得到某一給定頻率下的解答。3.2.2直接頻率響應(yīng)法12MATiPARAM,GGE(需要使用復(fù)數(shù)運(yùn)算)。3.2.3模態(tài)頻率響應(yīng)法轉(zhuǎn)化為模態(tài)坐標(biāo)中，求解解耦的單自由度系統(tǒng)得：求解該方程比直接法更快。如無(wú)阻尼或僅有模態(tài)阻尼(TABDMP1定義)，方程才能解耦；否則，如果出現(xiàn)非模態(tài)阻尼(VISC,DAMP定義)，就要使用低效率的直接頻響法來(lái)求解(對(duì)小的模態(tài)坐標(biāo)矩陣)。3.2.4激勵(lì)的確定定義外力為頻率的函數(shù)NXNASTRAN中的幾種定義：RLOAD1:用實(shí)部和虛部定義頻變載荷RLOAD2：用大小和相位定義頻變載荷LSEQ：用靜態(tài)載荷產(chǎn)生動(dòng)態(tài)載荷用DLOAD數(shù)據(jù)集卡組合頻變力RLOADi卡由DLOAD工況控制卡選擇1RLOAD1ττ，θ，B(f)2RLOAD23Hz在這樣的響應(yīng)問(wèn)題中，模型上一個(gè)小的改動(dòng)(或者僅僅換另外一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)運(yùn)行它)就可能產(chǎn)生響應(yīng)上的明顯變化。長(zhǎng)，在離開(kāi)諧振頻率的區(qū)域使用較大的頻率步長(zhǎng)。4FREQ選擇頻率步長(zhǎng)大小FREQ卡片定義離散激勵(lì)頻率FREQ4指定一個(gè)共振頻率、一個(gè)等效的間隔頻率數(shù)(在激勵(lì)頻率內(nèi))FREQ5指定一個(gè)頻率范圍和頻率范圍內(nèi)的固有頻率的分?jǐn)?shù)定義頻率響應(yīng)分析中的頻率集；FREQUENCYSID選取該頻率集合。所有具有相同頻率集合識(shí)別號(hào)的FREQi卡都會(huì)被選用。重復(fù)的頻率將被忽略。如果ff<DFREQ*ff，那么就認(rèn)為fN和fN-1是重復(fù)的。NN1maxmin在模態(tài)分析里，在零激振頻率下從剛體模態(tài)得到的模態(tài)自由度解是可以丟掉5FREQ1定義頻率響應(yīng)問(wèn)題中頻率集：通過(guò)開(kāi)始頻率、頻率增量、增量數(shù)目來(lái)定義。如果ff<DFREQ*ff，那么就認(rèn)為fN和fN-1是重復(fù)的。NN1maxmin在模態(tài)分析里，在零激振頻率下從剛體模態(tài)得到的模態(tài)自由度解是可以丟掉6FREQ2定義頻率響應(yīng)問(wèn)題中頻率集，通過(guò)開(kāi)始頻率、結(jié)束頻率、對(duì)數(shù)增量數(shù)目；由此卡定義的頻率給出如下：如果ff<DFREQ*ff，那么就認(rèn)為fN和fN-1是重復(fù)的。NN1maxmin在模態(tài)分析里，在零激振頻率下從剛體模態(tài)得到的模態(tài)自由度解是可以丟掉7FREQ3通過(guò)指定兩模態(tài)頻率間的激勵(lì)頻率數(shù)定義頻率響應(yīng)問(wèn)題中頻率集。SOLs00)，而在直接頻率響應(yīng)求如果強(qiáng)迫頻率接近結(jié)構(gòu)的諧振，則規(guī)定一定大小的阻尼值是重要的。如果ff<DFREQ*ff，那么就認(rèn)為fN和fN-1是重復(fù)的。NN1maxminCLUSTER被用來(lái)在響應(yīng)變化最大的模態(tài)頻率附近獲得較好的解答。則將在頻率范圍中點(diǎn)附近給出更小的激振頻率間隔。其計(jì)算公式為：AR在設(shè)計(jì)最優(yōu)化中(SOL200)，由此卡產(chǎn)生的激振頻率是從第一個(gè)設(shè)計(jì)周期中計(jì)算出的自然頻率得到的，并且在后續(xù)的設(shè)計(jì)周期中保持固定不變。換句話說(shuō)，即使自然頻率在優(yōu)化過(guò)程中有了新的變化，激振頻率也不再調(diào)整。在模態(tài)分析中，在零激振頻率下從剛體模態(tài)得到的模態(tài)自由度解是可以丟掉8FREQ4定義頻率響應(yīng)問(wèn)題中頻率集，通過(guò)指定范圍內(nèi)每階固有頻率附近激勵(lì)頻率數(shù)：NN1NN1maxminNNNNNNNNN9FREQ5SOLs00)，而在直接頻率響應(yīng)求由于強(qiáng)迫頻率接近結(jié)構(gòu)的諧振頻率，所以規(guī)定某些阻尼是必要的。FREQi選用。重復(fù)的頻率將被忽略。如果ff<DFREQ*ff，那么就認(rèn)為fN和fN-1是重復(fù)的。NN1maxmin在設(shè)計(jì)最優(yōu)化中(SOL200)，由此卡產(chǎn)生的激振頻率是從第一個(gè)設(shè)計(jì)周期中計(jì)算出的自然頻率得到的，并且在后續(xù)的設(shè)計(jì)周期中保持固定不變。換句話化過(guò)程中有了新的變化，激振頻率也不再調(diào)整。在模態(tài)分析中，在零激振頻率下從剛體模態(tài)得到的模態(tài)自由度解是可以丟掉矩陣法和模態(tài)位移法用來(lái)復(fù)原模態(tài)頻率分析中的數(shù)據(jù)的耗費(fèi)H模態(tài)位移法的耗費(fèi)FF=激振頻率的數(shù)量矩陣法是缺省方法。當(dāng)H<F時(shí)，它更經(jīng)濟(jì)一些。模態(tài)位移法通過(guò)PARAM，DDRMM，-1命令選擇。為了繪制“頻率凍結(jié)”的變形應(yīng)當(dāng)選擇這一項(xiàng)。3.2.5模態(tài)頻率響應(yīng)與直接頻率響應(yīng)比較對(duì)于頻率響應(yīng)分析來(lái)說(shuō)它們是相當(dāng)有用的。3.2.7頻率響應(yīng)求解控制22343.2.8頻變彈簧和阻尼器彈簧剛度和阻尼器阻尼系數(shù)為頻變函數(shù)；CBUSH定義一般彈簧、阻尼連接；PBUSH定義名義上的彈簧、阻尼連接；PBUSHT定義變頻彈簧、阻尼器的值；1CBUSH定義廣義彈簧-阻尼器結(jié)構(gòu)單元，可為非線性或隨頻率變化的；單元識(shí)別號(hào)對(duì)于所有其他單元識(shí)別號(hào)必須是唯一的。對(duì)于非一致節(jié)點(diǎn)(GA不等于GB)，當(dāng)GO或(X1，X2，X3)給定且沒(méi)有規(guī)CIDABX向矢量位于X-Y平面內(nèi)(類(lèi)似CBEAM元)。對(duì)于非一致節(jié)點(diǎn)(GA不等于GB)，當(dāng)GO或(X1，X2，X3)和CID都沒(méi)有B6)也被規(guī)定，則將產(chǎn)生致命錯(cuò)誤信息。單元阻抗輸出是在CID坐標(biāo)系下計(jì)算的，該坐標(biāo)系下的結(jié)構(gòu)阻抗是解耦的。2PBUSH定義廣義彈簧-阻尼器結(jié)構(gòu)單元性質(zhì)；格式：對(duì)于直接和模態(tài)頻率響應(yīng)分析，通過(guò)使用PBUSHT卡，都可以是Ki，Bi或名義值用于除頻率響應(yīng)外所有類(lèi)型的分析。對(duì)于模態(tài)頻率響應(yīng)，正交模態(tài)使用名義Ki值計(jì)算。頻變量可以用于所有激振頻率。單元應(yīng)力是由應(yīng)力系數(shù)與恢復(fù)的單元力相乘得到的。3PBUSHT定義廣義彈簧-阻尼器的頻變或力變性質(zhì)；與任何被忽略的自由度相關(guān)聯(lián)。名義值可用于除頻率響應(yīng)和非線性分析之外的所有分析類(lèi)型。對(duì)于頻變問(wèn)題的模態(tài)頻率響應(yīng)分析，系統(tǒng)模態(tài)使用名義Ki值進(jìn)行計(jì)算，而隨頻率變化的值則在每一個(gè)激振頻率上使用。除了頻率響應(yīng)和非線性分析之外，PBUSHT卡在所有其他的求解序列中都會(huì)4SAMPLEUSINGCBUSHELEMENT$$TIME10DLOAD=1ELFO=ALLBEGINBULKT$$$$$E$$LOGNO$BEGINBULK$$INCLUDE’plate.bdf’$$$$$$$$$bTIME30SSEALL=ALLDLOAD0$$LOGNO$BEGINBULK$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$態(tài)響應(yīng)分析瞬態(tài)響應(yīng)是受迫振動(dòng)問(wèn)題中最常用的計(jì)算方法。瞬態(tài)響應(yīng)分析的目的就是計(jì)算時(shí)變激勵(lì)一時(shí)刻作用在結(jié)構(gòu)上的外載荷都是已知的。載荷的形式可以是外力和/或強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)。瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)分析的典型結(jié)果是節(jié)點(diǎn)位移和節(jié)點(diǎn)加速度以及單元力和單元應(yīng)力。根據(jù)結(jié)構(gòu)和載荷特概括起來(lái)，得到如下幾點(diǎn)：計(jì)算時(shí)變激勵(lì)下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)；激勵(lì)在時(shí)間域中顯式定義，所有作用的力在每時(shí)間點(diǎn)給定；計(jì)算的響應(yīng)通常包括節(jié)點(diǎn)位移、速度、加速度、單元力和應(yīng)力；計(jì)算瞬態(tài)響應(yīng)有直接法(Direct)和模態(tài)法(modal)。在具有固定時(shí)間間隔Δt的離散的時(shí)間點(diǎn)，求解結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。對(duì)固定時(shí)間段求出離散點(diǎn)的響應(yīng)，用中心差分法：整理得到4.1.2MPBGGB2=B2PP直接輸入矩陣+傳遞函數(shù)W3=感興趣的整體結(jié)構(gòu)阻尼轉(zhuǎn)化為頻率-弧度/秒(PARAM,W3)K1=整體剛度矩陣EG=單元結(jié)構(gòu)阻尼系數(shù)(GE在MATi卡中定義)EW4=感興趣的單元結(jié)構(gòu)阻尼轉(zhuǎn)化為頻率-弧度/秒(PARAM,W4)K=單元?jiǎng)偠染仃嘐瞬態(tài)響應(yīng)分析中的不允許復(fù)系數(shù)，因此結(jié)構(gòu)阻尼轉(zhuǎn)化為等效粘性阻尼進(jìn)行計(jì)算。W，W的缺省為0，這時(shí)不計(jì)阻尼。344.2模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析物理坐標(biāo)與模態(tài)坐標(biāo)變化無(wú)阻尼的動(dòng)力學(xué)方程變換得到4.2.2模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析中的阻尼使用模態(tài)阻尼，每階模態(tài)都存在阻尼，方程變?yōu)榻怦畹姆匠蹋阂蚍匠淌墙怦畹?，所以使用模態(tài)阻尼比率是最有效的。.2.3Nastran中模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析阻尼的輸入TABDMP1卡用SDAMPING=ID工況控制卡選擇fi(單位Hz)和gi為頻率和阻尼值，用線性?xún)?nèi)插值給定點(diǎn)間的頻率，用線性外插值定義非模態(tài)阻尼4.2.4模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析數(shù)據(jù)的提取物理響應(yīng)為模態(tài)響應(yīng)的疊加計(jì)算量一般不如直接法大。推薦使用不變的時(shí)間間隔。不必輸出每個(gè)時(shí)間步的值，即輸出時(shí)間間隔可以大于求解的時(shí)間間隔。不需要所有模態(tài)，僅須很少的低階模態(tài)就可以得到滿(mǎn)意的響應(yīng)；用PARAM,LFREQ給出保留模態(tài)的頻率下界；PARAMHFREQ態(tài)的頻率上界；PARAM,LMODES給出保留模態(tài)的最小數(shù)目；截?cái)喔哳l模態(tài)即截?cái)嗔烁哳l響應(yīng)。將力定義為時(shí)間的函數(shù)1TLOAD1DELAY定義自由度及時(shí)間延遲量(僅和DAREA卡一起使用)；TABLEDi定義時(shí)間和力對(duì)；TYPE是激勵(lì)類(lèi)型，其定義為：2TLOAD合KC4.3.4LSEQ卡片將靜態(tài)載荷用為動(dòng)態(tài)載荷注意要使用1/3平均的外載，這將使外力變得平滑并同時(shí)減少了可分辨的頻率數(shù)目。避免出現(xiàn)不連續(xù)力，這些可能會(huì)引起在不同的計(jì)算機(jī)上產(chǎn)生不同的結(jié)果。在一個(gè)Δt的范圍內(nèi)將不連續(xù)的力進(jìn)行平滑。在直接瞬態(tài)響應(yīng)分析中，初始位移與初始速度由TIC數(shù)據(jù)卡定義，在模態(tài)響應(yīng)分未被約束的自由度，初始條件都設(shè)置為零；s初始條件用于計(jì)算{u1}時(shí)需要的{u0},{u-1},{P0},{P-1}的值，所有點(diǎn)的初始加速度設(shè)置為零(t<0)；建議對(duì)任何類(lèi)型的動(dòng)態(tài)激勵(lì)至少取一個(gè)時(shí)間步為零；TIC卡定義初始條件定義直接瞬態(tài)響應(yīng)和模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析中的積分時(shí)間步長(zhǎng)；積分誤差隨頻率的增加而增加；建議在響應(yīng)的一個(gè)周期內(nèi)至少取8個(gè)時(shí)間步；積分的代價(jià)與步長(zhǎng)成正比；對(duì)低頻(長(zhǎng)周期)響應(yīng)用自適應(yīng)方法更有效；計(jì)算中可以改變積分步長(zhǎng)，這時(shí)TSTEP卡片4.4直接瞬態(tài)響應(yīng)與模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)比較IENTRESPONSETIME30TITLE=TRANSIENTRESOPONSEWITHTIMEDEPENDENTPRESSUREANDPOINTDSDISPLACEMENT=1$XTITLE=TIME(SEC)P$BEGINBULK$INCLUED’plate.bdf’$$$$$$$$$$$$$$$結(jié)果ETIME30TITLE=TRANSIENTRESPONSEWITHTIMEDEPENDENTPRESSUREANDPOINTDS$XTITLE=TIME(SEC)$BEGINBULK$$INCLUDE’plate.bdf’$$$$$$$$$$$$$$$$$強(qiáng)迫加速度強(qiáng)迫加速度第五章響應(yīng)譜與隨機(jī)響應(yīng)分析5.1.1概述用于分析具有地基輸入加速度、速度和位移的約束結(jié)構(gòu)；常見(jiàn)例子是地震(瞬態(tài)分析)、正弦掃描器測(cè)試仿真(頻響分析)；Nastran中將作用在未約束結(jié)構(gòu)上的力轉(zhuǎn)化為等效約束結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)；5.1.2瞬態(tài)分析中的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)如果卡片TLOADi中的第5字段選擇，給定的加速度、速度、位移不會(huì)執(zhí)行；施加了一個(gè)運(yùn)動(dòng)，因此作用在大質(zhì)量上的力是與加速度成正比的。5.1.3瞬態(tài)分析中的大質(zhì)量法對(duì)作用在大質(zhì)量上的力P可以得到期望的u..，質(zhì)量ML在卡片CMASSi或bCONM2中輸入；比例因子ML(對(duì)力)在DAREA或DLOAD中輸入；根據(jù)卡片TLOADi輸入的強(qiáng)迫加速度、速度、位移得到加速度歷程。強(qiáng)迫速?gòu)?qiáng)迫速度強(qiáng)迫位移5.1.4瞬態(tài)分析中的大剛度法對(duì)強(qiáng)迫位移u，b作用力P于彈簧或結(jié)構(gòu)表面得到期望的,彈簧KL在卡片CELAS1或CELAS2中輸入；比例因子KL在DAREA或DLOAD中輸入；ccLAGRANGE乘子法通過(guò)DMIG或模擬約束的瞬態(tài)函數(shù)增加動(dòng)態(tài)矩陣的行和列每行表示如下形式的約束Lagrange乘子的附加自由度，其值為第j個(gè)約束自由度的約束力迫位移例子BB2BBBBTIME10LABEL=XVIAXDISPL=ALLACCEL=ALLBEGINBULKTIME10LABEL=XVIAFORCINGDISPL=ALLACCEL=ALLBEGINBULK3Lagrange運(yùn)動(dòng)方程(靜力部分)為：LagrangeMultiplierMethodTIME10DISPL=ALLACCEL=ALLOLOAD=ALLBEGINBULK5.1.7頻率響應(yīng)分析中的大質(zhì)量法在頻率響應(yīng)中，假設(shè)輸入和響應(yīng)都為簡(jiǎn)諧函數(shù)動(dòng)力學(xué)方程為施加加速度如瞬態(tài)分析中的大質(zhì)量法一樣，使大質(zhì)量移動(dòng)的力和加速度為對(duì)施加位移可以得到加速度為用力為5.1.8頻率響應(yīng)分析中的大剛度法與大質(zhì)量方法一樣，期望的力為對(duì)施加位移，力為對(duì)施加加速度，力為用TABLED1輸入1/或1/2。5.1.9例子：具有強(qiáng)迫加速度的直接瞬態(tài)響應(yīng)輸入文件TIME30$XTITLE=TIME(SEC)TLEBASEDISPLACEMENT$BEGINBULK$$INCLUDE’plate.bdf’$$$$$E$$$$$$$$$5.1.10例子：具有強(qiáng)迫位移的直接頻率響應(yīng)TIME30OAD$$LOGNO$BEGINBULK$$INCLUDE’plate.bdf’$$$$$$$$$$5.2.1概述響應(yīng)譜是將單自由度系統(tǒng)的最大響應(yīng)描述為基礎(chǔ)激勵(lì)的共振頻率的函數(shù)；響應(yīng)一般形式：每個(gè)單自由度振子的峰值響應(yīng)由x(t)計(jì)算，振子的運(yùn)動(dòng)uB由力或作用到大結(jié)構(gòu)上假設(shè)為振子的質(zhì)量與振動(dòng)質(zhì)量相比非常小，因此兩者間無(wú)動(dòng)態(tài)干擾。阻尼作用到每個(gè)振子上，而不是作用到振動(dòng)結(jié)構(gòu)上。每個(gè)振子的最大位移響應(yīng)由X(t)計(jì)算，在振子和其基座間(振動(dòng)結(jié)構(gòu)上的一個(gè)點(diǎn))對(duì)低頻振子(e個(gè)0)對(duì)高頻振子(e個(gè)8)5.2.2響應(yīng)譜求解控制12$$$$$$$1SOL103峰值模態(tài)響應(yīng)組合得到系統(tǒng)響應(yīng)；組合模態(tài)響應(yīng)有三中方法(ABS,SRSS,NRL)估計(jì)附加在激勵(lì)結(jié)構(gòu)上的自由模態(tài)Xr為單自由度振子由于基座運(yùn)動(dòng)引起的響應(yīng)：3124$$$$$z$$$$$factorof1.0(S1)isusedtoapplyspectrum1(L1)at’SUPORT’dof1.$his$$g$LED...5.3.1動(dòng)力學(xué)環(huán)境分類(lèi)5.3.2概述到的風(fēng)壓力、由于火箭與噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噪音引起的聲波等。NXNASTRAN對(duì)隨機(jī)響應(yīng)分析是作為頻率響應(yīng)后處理進(jìn)行的。輸入包括頻率響應(yīng)NXNASTRAN隨機(jī)分析假設(shè)歷經(jīng)性隨機(jī)過(guò)程隨機(jī)動(dòng)態(tài)環(huán)境例子相關(guān)與自譜3)均方響應(yīng)值4)外觀頻率為N05.3.4各態(tài)歷經(jīng)性隨機(jī)激勵(lì)下線性系統(tǒng)響應(yīng)計(jì)算，Hja(ω)為頻率響應(yīng)或輸入到輸出的傳遞函數(shù)2)線性系統(tǒng)的多輸入輸出關(guān)系3)常用特殊情況單輸入分析(完全相關(guān)輸入)不相關(guān)多輸入5.3.5NXNASTRAN中隨機(jī)分析的實(shí)現(xiàn)如果由頻率響應(yīng)計(jì)算結(jié)果為Hja(ω),但并不直接計(jì)算1RANDPS定義隨機(jī)分析中使用的功率譜密度因子，頻率相關(guān)形式為：2)TABRND1卡片用表格函數(shù)定義功率譜密度函數(shù)34(a)矩形板如圖；(b)基座運(yùn)動(dòng)(z方向)功率譜(PSD)表中給出；(c)整個(gè)頻率范圍的常臨使用具有大質(zhì)量的模態(tài)法(在邊界處用REB2單元)確定；TIME30SISBASEEXCITATIONODALMETHODWITHLANCZOSDLOAD=100$UENCY$$$BEGINBULK$INCLUDE’plate.bdf’$$$$$$$$$$$$$$$$$$$TIME30ODALMETHODWITHLANCZOSDLOAD=100ADOAD$$LOGNO$$$BEGINBULK$E$INCLUDE’plate.bdf’$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$征值分析6.1概述用于評(píng)估具有傳遞函數(shù)的系統(tǒng)穩(wěn)定性(包括隨動(dòng)系統(tǒng)或伺服機(jī)構(gòu)(系統(tǒng))，旋轉(zhuǎn)系用于計(jì)算阻尼系統(tǒng)模態(tài)；質(zhì)量矩陣和剛度矩陣不對(duì)稱(chēng)或元素為復(fù)數(shù)的情況；6.2理論運(yùn)動(dòng)方程阻尼系數(shù)g=2/=2B矩陣同在頻率響應(yīng)分析中的B矩陣相同。直接方法求解帶有D型(物理變量加額外點(diǎn))M、K、B矩陣的方程。模態(tài)方法求解帶有H型(模態(tài)坐標(biāo)加上額外點(diǎn))M、K、B矩陣的方程。首先計(jì)算四種計(jì)算復(fù)特征值方法：HESS,INV,DET和CLAN；建議不用DET方法。這些帶有搜索區(qū)域的方法在EIGC模型數(shù)據(jù)集卡中定義，該卡通過(guò)CMETHOD工允許使用模態(tài)加速，并且通過(guò)PARAM，MODACC，0及PARAM，DDRMM，-1來(lái)選擇。模態(tài)加速對(duì)計(jì)算特征值沒(méi)有影響，它僅僅影響數(shù)據(jù)恢復(fù)。6.4求解控制6.5例子TIME5DISPLACEMENT=ALL$DEFAULT=REAL,IMAGINARY$BEGINBULK$$$D$$$$第七章使用超單元的正則模態(tài)分析1超單元的概念物理和數(shù)學(xué)上的含義度矩陣。其他形式的子結(jié)構(gòu)分析7.1.2在NXNASTRAN中如何定義部件超單元7.2一個(gè)例題——鋼的沖壓材料屬性：外載荷：7.2.2例題的模型定義$$$ $TIME15S$LABEL=2#NORMALLOADS$$$BEGINBULK$CQUAD$GRDSET6$$$$$$$$$$$$$$$$$plotblk$$$$$$$$$$$$$$$CQUAD418133344645CQUAD419134354746CQUAD420135364847CQUAD421136374948CQUAD422137385049CQUAD423145465857CQUAD424146475958CQUAD425147486059CQUAD426148496160CQUAD61CQUAD69CQUAD7170CQUAD71CQUAD72CQUAD73CQUAD8281CQUAD8382CQUAD8483CQUAD8584CQUAD8685CQUAD93CQUAD94CQUAD95CQUAD96CQUAD97$$$GRID-3.66.0.$$$$CQUAD443139405251CQUAD444CQUAD445CQUAD446CQUAD447CQUAD448CQUAD449CQUAD450CQUAD451CQUAD452CQUAD453CQUAD454CQUAD455CQUAD456CQUAD457CQUAD458CQUAD459CQUAD460CQUAD461CQUAD462CQUAD463CQUAD464CQUAD465CQUAD466CQUAD467$$$GRID41GRID42$GRID39GRID40GRID43GRID44$GRID51GRID52GRID53GRID54GRID55GRID56GRID631111111111111111111111116$$$$$$$$6$$$$$$$6$$CQUAD461CQUAD471CQUAD481CQUAD491$$$$9$96$$$$$6CQUAD42CQUAD43CQUAD44$$GRID1GRID2GRID3GRID4GRID5GRID6GRID7GRID81111135724684683576$$$$$$$$S$$$$$$$$S$$$$7.3超單元應(yīng)用說(shuō)明對(duì)于每個(gè)超單元，其自由度被分為兩個(gè)子集：外部自由度(稱(chēng)為A-Set)：指定要保留的分析自由度，以備在隨后的計(jì)算中使用內(nèi)部自由度：指定在超單元計(jì)算中被縮減并且在隨后的計(jì)算中將被忽略的自由度對(duì)每一個(gè)超單元，僅通過(guò)邊界或外部自由度產(chǎn)生的矩陣來(lái)描述其行為特征：一組屬于G集范圍的矩陣。這些矩陣通過(guò)縮減，得到代表超單元屬性的邊界結(jié)構(gòu)矩陣。在剩余結(jié)構(gòu)中，綜合和裝配邊界矩陣。剩余結(jié)構(gòu)的模型數(shù)據(jù)集由沒(méi)有分配給任何超單元的所有“剩余”數(shù)據(jù)和所有公用數(shù)求解剩余結(jié)構(gòu)的位移。對(duì)于每一個(gè)超單元，擴(kuò)展其邊界(外部)位移來(lái)得到內(nèi)部位移。聚理論在生成了相應(yīng)的矩陣并施加了多點(diǎn)約束條件(MPCs)和單點(diǎn)約束條件(SPCs)之后，O-set=內(nèi)部節(jié)點(diǎn)(將要通過(guò)縮減進(jìn)行凝聚)A-set=外部(邊界)節(jié)點(diǎn)(保留做進(jìn)一步的分析)進(jìn)行分塊：提取上面的方程并左乘：(邊界變換)(固定邊界位移)(全體內(nèi)部位移)有和07.3.3使用超單元分析的優(yōu)點(diǎn)