Рыбников Patran_p2 (Литература по курсу)

MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10УДК 629.423.2.001.24Р 93Рыбников Е.К., Володин С.В., Соболев Р.Ю. Инженерные расчётымеханических конструкций в системе MSC.Patran-Nastran. Часть II. Учебное пособие. – М., 2003. – 174 с.ИНЖЕНЕРНЫЕ РАСЧЁТЫ МЕХАНИЧЕСКИХКОНСТРУКЦИЙ В СИСТЕМЕ MSC.PATRAN-NASTRANУЧЕБНОЕ ПОСОБИЕВ учебном пособии приведены необходимые сведения о наиболеечасто применяемых при решении инженерных задач методом конечныхэлементов.

Рассмотрены некоторые специальные средства для моделирования механических конструкций, в частности MPC- и Gap-элементы. Рассмотрено решение динамических и нелинейных задач. Приведены подробно описанные примеры решения этих задач.При подготовке пособия частично использован материал фирменныхруководств на английском языке.Часть IIЕ.К. Рыбников, С.В. Володин, Р.Ю. СоболевРецензенты:Заместитель начальника Отдела ЦТ ОАО РЖД,к.т.н. С.С.

ПетраковскийЗаведующий кафедрой «Локомотивы» МИИТа,д.т.н., профессор В.И. КиселёвДиректор Центра комплексной защиты технических средствавтоматики ВНИИУП,д.т.н., профессор Калиниченко А.Я.МОСКВА – 2003–2–MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10СОДЕРЖАНИЕСтр.ВВЕДЕНИЕ .........................................................................................................51. СТРУКТУРА ВХОДНОГО ФАЙЛА MSC.NASTRAN, ТИПЫФАЙЛОВ И НЕКОТОРЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ В ТЕКСТАХ ФАЙЛОВ.........6MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-106.2.

Основные типы динамических задач и особенностипредставления параметров .......................................................................1076.3. Метод прямого частотного анализа .................................................1096.4. Метод модального частотного анализа............................................1116.5. Демпфирование при решении динамических задач .......................1132. ФАЙЛЫ В СИСТЕМЕ MSC.PATRAN-NASTRAN ...................................126.6. MSC.Patran и совместная работа с MSC.Nastran.............................1183. ПРИНЦИПЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ПРИ РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛЕЙКОНСТРУКЦИЙ ..............................................................................................137.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ЗАДАЧ .............................1277.1. Колебания балки при импульсном воздействии .............................1274. БИБЛИОТЕКА БАЗОВЫХ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВMSC.NASTRAN И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ПРИМЕНЕНИЮ ..............197.2. Колебания балки с антивибратором.................................................1374.1. Spring Element – упругий элемент, пружина .....................................20ПРИЛОЖЕНИЕ 1. СПОСОБЫ ЗАДАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ПОПЛОЩАДИ И КАКОЙ-ЛИБО КРИВОЙ НАГРУЗОК...............................1564.2.

Line Elements – линейные элементы ..................................................214.3. Surface Elements – элементы поверхностей .......................................284.4. Solid Elements – твердотельные элементы.........................................334.5. Элемент типа BUSH ............................................................................375. СРЕДСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В MSC.NASTRAN ДЛЯМОДЕЛИРОВАНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ВМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ...................................................................455.1. Основные сведения о многоточечных связях (МРС)........................455.2 Описание МРС ......................................................................................48ПРИЛОЖЕНИЕ 2.

РЕДАКТИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ ИАВТОМАТИЧЕСКОЕ СОЗДАНИЕ СЕТОК КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВХОРОШЕГО КАЧЕСТВА (новые возможности в MSC.Patran 2000(r.2)).157ПРИЛОЖЕНИЕ 3. СОЕДИНЕНИЕ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ИПЛАСТИНЧАТЫХ ЭЛЕМЕНТОВ..............................................................160ПРИЛОЖЕНИЕ 4. СОЗДАНИЕ АНИМАЦИОННОГО ФИЛЬМА ...........168ПРИЛОЖЕНИЕ 5. ПРЕДСТАВЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РЕШЕНИЯЗАДАЧ В СИСТЕМЕ MSC.PATRAN–NASTRAN ......................................169ЛИТЕРАТУРА ................................................................................................1735.3. Примеры использования R-элементов ...............................................525.4. Моделирование зазоров между взаимодействующимиэлементами ..................................................................................................655.5.

Описание контактируемых областей деталей с помощью средствMSC.Patran...................................................................................................705.6. Решение задач с использованием GAP-элементов ...........................726. ОСНОВЫ ДИНАМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА КОНСТРУКЦИЙ...............996.1. Анализ собственных частот и форм колебаний и причины,требующие такого анализа.........................................................................99–3––4–MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10ВВЕДЕНИЕПособие является продолжением 1 части пособия с аналогичным названием, которая была посвящена общим вопросам осмысленного применения средств программной системы для инженерных расчётовMSC.Patran-Nastran.Во второй части пособия приведены сведения, необходимые расчётчику для решения более сложных задач, в частности, динамических и нелинейных задач.Эти сведения касаются обозначений и структуры построений входного файла MSC.Nastran, обозначений используемых в тексте (листинге) этого файла.Рассмотрены математические основы методов, применяемых для решения динамических задач.

Приведен ряд примеров, в которых даётсяподробное описание последовательности действий по подготовке задачи кеё решению. Эти примеры иллюстрируют решение динамических задач изадач с нелинейностями.Приведены необходимые сведения о GAP-элементах, которые используются для моделирования таких нелинейностей, как «зазоры», частовстречающихся в механических конструкциях.Подробно рассмотрены две простые задачи, иллюстрирующие моделирование зазоров.GAP-элемент используется для моделирования неразъёмных соединений деталей типа натяга.

В пособии рассмотрена типичная задача о соединении двух деталей с натягом.В приложении приведено описание некоторых средств необходимыхпользователю до и после решения разнообразных задач – соединение разнотипных элементов, создание фильмов, формы представления результатов решения задачи.пособие предназначено для студентов старших курсов, освоивших работу в системе MSC.Patran–Nastran в рамках первой части пособия.–5–MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-101.

СТРУКТУРА ВХОДНОГО ФАЙЛА MSC.NASTRAN,ТИПЫ ФАЙЛОВ И НЕКОТОРЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯВ ТЕКСТАХ ФАЙЛОВПри решении задач с помощью программы MSC.Nastran кроме базыданных с расширением .db, которая необходима для использования препроцессором MSC.Patran, имеется ещё несколько файлов..Dat-файл − это так называемый входной файл, который содержитполную конечно-элементную модель.

Этот файл передаётся в средуMSC.Nastran для выполнения решения задачи.Входной файл содержит следующие основные разделы (рис. 1):1. Раздел Nastran Statement – необязательный. Всегда используется в начале файла, для модификации определённых оперативныхпараметров (так называемых системных ячеек). Например, размераблока данных, блока параметров, специфических сообщений машины, численных методов и т.д. Этот раздел используется в исключительных обстоятельствах и не нуждается в применении длябольшинства задач.2. Раздел управления файлом – File Management Section (FMS) –необязателен.

Используется для соединения или инициализациибазы данных MSC.Nastran и FORTRAN-файлов. Инициализациябазы данных заключается в определении их максимального размера, имён разделов, физических файловых имён. ИнициализацияFORTRAN-файлов заключается в перечислении их файловыхимён, номеров блоков FORTRAN и FORTRAN атрибутов. Длямногих задач этот раздел не нужен, поскольку по умолчанию этотраздел создаётся в начале каждого запуска задачи (подробно смотри [10, Section 2]).3. Executive Control Section – раздел управления выполнениемзадачи – обязателен. Этот раздел содержит описание типа решаемой задачи (SOL…) и описание основных режимов работы: максимальное время работы процессора (CPU), имя задачи (ID), используемые пользователем процедуры (DMAP Alters). DMAP Alters – удобный метод предоставляемый пользователю для использования новых возможностей: увеличения эффективности другихметодов, дополнительных выводов данных и т.п.

Библиотека этихмодулей содержится в пакете MSC.Nastran. Так же с помощьюDMAP можно создавать пользовательские модули.4. CEND – обязательное разделительное слово.–6–MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-10NASTRAN Statement(Сообщения NASTRAN)File Management Section (FMS)(Управление базами и файлами NASTRAN)Executive Control Section(Данные по выполняемой задаче)Необязательный разделНеобязательный разделОбязательный разделОбязательный разделительв тексте программыCENDCase Control Section(Управление блоками программ)Обязательный разделОбязательный разделительв тексте программыBEGIN BULKBulk Data Section(Данные о модели)Обязательный разделОбязательный разделительв тексте программыENDDATAРис. 1.

Структура входного файла MSC.Nastran (расширение .dat)5. Case Control Section – раздел управления блоками программы –обязателен. Этот раздел входного файла (.dat) MSC.Nastran содержит команды, которые соответствуют типу решаемой задачи ивыбирают требуемые данные для вывода (перемещения, силы, напряжения и т.п.). Этот раздел управляет блоками ввода разделаBulk Data (т.е. нагрузки, граничные условия), чтобы их использовать в подблоках Subcases при решении задачи. Этот раздел следует за Executive Control Section и предшествует Bulk DataSection.–7–MSC.Software CorporationТелефоны: (095) 363-06-83, 254-57-106.

Begin Bulk – обязательный разделитель.7. Bulk Data Section – раздел, содержащий данные модели, – обязательный. Этот раздел входного файла (.dat), содержащий геометрию модели, элементные связи и свойства, нагрузки, граничные условия (constraints), свойства материалов. Этот раздел следует за Case Control Section.8. ENDDATA – обязательное разделительное слово, обозначающееконец данных.DBALL – файл, который создаётся при запуске MSC.Nastran и содержит постоянную (неизменяемую) базу данных (в процессе решения задачиэтот файл постоянно увеличивается).DBset – разделы базы данных (в MSC.Nastran это логические имена,такие как .MASTER, .DBALL, .USROBJ и т.д.), которыми обозначаютразличные группы элементов в базе данных MSC.Nastran..F04-файл – этот файл содержит характеристику исполнения программы и список модулей, которые были выполнены..F06-файл – этот файл содержит выходные данные решения задачи(стандартный вывод данных).

Сообщения об ошибках так же записываютсяв файл .F06:– UFM – User Fatal Message – сообщение о «роковой ошибке»;– UIM – User Information Message – сообщения об ошибках, которые можно допустить;– UWM – User Warning Message – предупреждение об ошибках.Этот файл используется для анализа возникающих ошибок и контроляпрохождения процесса решения задачи..LOG-файл, содержит системные сообщения по выполнению решениязадачи..MASTER-файл – это директивный (адресный) файл, созданный призапуске MSC.Nastran.