балочных элементов MSC.Nastran

Elements Types (Типы элементов)

Типы элементов помогают определить физические характеристики модели. При анализе конструкций с помощью MSC.Nastran (структурный анализ) используются элементы, типы которых перечислены в таблице 5. Из таблицы можно заключить, что двумерный (2D) плоский элемент (Plane Element) может быть оболочкой, изгибаемой панелью, двумерным твёрдым элементом, мембраной или сдвигаемой панелью. Каждый из этих типов элементов может быть сконструирован на основе одинаковой топологии элемента (прямоугольная или треугольная форма (Quad, Tria Shape) c разным расположением узлов), но они принимают соответствующие свойства, когда указывается тип элемента и его атрибуты (определения).

Моделирование Beam (балочных элементов) и библиотека

балочных элементов MSC.Nastran

Моделирование конструкций сочетаниями балочных элементов может быть более сложной процедурой, чем моделирование с использованием оболочек (Shell), пластин (Plane) или твёрдых тел (Solid). Сначала необходимо определить изгибную жёсткость, жёсткости на растяжение и кручение, которые могут быть комплексными функциями поперечных сечений. Затем необходимо определить ориентацию поперечного сечения в пространстве и, если центр тяжести поперечного сечениясмещен от двух узлов, определяющих балочный элемент, то это смещение необходимо задать напрямую. В системе MSC.Patran имеется ряд инструментов, упрощающих указанные аспекты моделирования. Чтобы облегчить моделирование балочных структур, в системе MSC.Nastran имеется специальная библиотека этих элементов, которая расширяет имеющиеся в MSC.Patran базовые свойства элементов. Библиотека элементов – это наиболее простой способ определения свойств для стандартных поперечных сечений балок. Они включают специальные функции для двутавровых балок, трубопроводов, трубчатых балок и т.п. Панели свойств элементов позволяют выбирать многие комбинации из размеров, типов, опций и топологий. Рассмотрим список возможных комбинаций опций для двумерныхэлементов, применяемых в MSC.Nastran (таблица 6).

Для того, чтобы назначить набор свойств элементам, из которых построена модель необходимо использовать Application Region на панели Element Properties. Можно указать Application Region как набор одного или более FEM или геометрических элементов. Можно напечатать имена этих элементов или выбрать их на изображении модели на экране. Свойства, назначенные геометрическим элементом, будут переопределены после разбивки на конечные элементы. Если на модели изменялась сетка конечных элементов, свойства, назначенные на FEM элементы, должны быть вновь заданы. Свойства элементов – это информация, которую требует применяемый расчётный пакет. Она включают такие параметры как толщину, коэффициент жёсткости, площадь, степени свободы, смещения, направления, массу, имя материала и т.п. Каждое свойство это специальный формат данных. Существует девять форматов свойств: Integer (целые), Real Scalar (действительный скаляный), Real Scalar List (список действительных скаляров), Vector (вектор), Material Name (имя материала), Character String (характеристическая строка), Node (узел), Coordinate Frame (система координат), NodalField Name (имя списка узлов). Каждое свойство классифицируется как одно из этих форматов.Каждый вариант свойств элемента имеет назначенное имя и номер. Имя назначается пользователем.

Задание свойств элементам

Тип конечного элемента, которому присваиваются свойства, задаётся через панель Elements Properties, затем эти свойства присваиваются областям модели, которые могут быть выражены как геометрические или как конечно-элементные. Тип выбираемого конечного элемента базируется на размерности модели и представлений о её поведении как моделируемой конструкции. Дополнительные свойства описываются атрибутами, которые задают толщину пластины, коэффициент жёсткости упругого элемента, площадь бруска элемента, материал и т.д.

Свойства элемента группируются в набор свойств (Set), который имеет отдельное имя и назначается для одного расчётного пакета, типа решаемой задачи, типа элемента, например, MSC.Nastran/Structural/Shell. Свойства элемента, которые изменяются, задаются с помощью числовых полей (Fields).

Доступ к панелям свойств осуществляется через главное меню. После появления панели под названием Elements Properties (рис. 43), необходимо в ней указать Action, Dimension (размерность элемента), Type (тип элемента).