MSC/NASTRAN for Windows
Advanced Analysis Examples Manual
Глава 1: Динамика
Модель Скобы
- Переменный режим нагрузки (Direct Transient)Описание модели:
В данном примере для анализа будет использоваться готовая модель скобы с различными ограничивающими условиями. Ниже описывается, как произвести анализ, читать и редактировать анализ, вывести полученный результат.
К верхней точке паза (продолговатый вырез) приложена импульсная, с частотой 250Hz, нагрузка 50lb. Круглое отверстие по своему диаметру жёстко фиксировано от каких-либо перемещений. Критическое демпфирование принято равным 5%.
Выполнение примера:
1. Запустите MSC/NASTRAN for Windows двойным нажатием по иконке на рабочем столе. Когда появится диалоговое окно
Open Model File, выберите файл bracket.mod (примерное место расположения C:\Mscn4w40\examples\start). Это база данных, содержащая модель и результаты произведённого её анализа.Так как файл модели в данном упражнении буде редактироваться, сохраним его под другим названием, напримет
bckt_trn, в папке TEMP с помощью команды File/Save As.…
2. В базу данных модели входят узлы, элементы, свойства элемента, свойства материала, приложенные нагрузки и условия ограничения. Удалите все нагрузки и условия ограничений.
Delete/Model/Load - Set...
В появившемся диалоговом окне выберите
Select All и затем OK. При запросе: OK to Delete 2 Selected Load Set(s)? - выберите YES.Delete/Model/Constraint - Set...
В появившемся диалоговом окне выберите
Select All и затем OK. При запросе: OK to Delete 3 Constraint Set(s)? - выберите YES.View/Regenerate (Ctrl+G)
3. Задайте новые ограничивающие условия.
Model/Constraint/Nodal...
В открывшемся диалоговом окне напечатайте название [
Constrant_1].
Теперь ограничьте все узлы вокруг круглого отверстия во всех степенях свободы. Выберите все узлы вокруг круглого отверстия на графической области экрана с помощью левой кнопки мыши (
Nodes 45-52).
После выбора всех необходимых узлов, нажмите кнопку
OK.В следующем диалоговом окне выберите
Fixed и затем ОК.
Автоматически открывается диалоговое окно
Entity Selection - Enter Node(s) to Select, предлагая выбрать другие узлы для них условия ограниченияния. Выберите Cancel.Для наглядности поверните модель на экране.
View/Rotate... (F8)
В открывшемся диалоговом окне выберите
Dimetric и затем ОК. Ваша модель должна напоминать показанный ниже рисунок.
4. Создадим переменную нагрузку. К узлу 56 (верхняя точка паза) приложим усилие величиной 50lb в положительном направлении оси Z. При этом усилие изменяется по синусоиде с частотой 250Hz.
Для начала временные аспекты нагрузки должны быть определены как функция времени.
Model/Function...
В открывшемся диалоговом окне в качестве названия напечатайте [
Sine Pulse 250 Hz]. Из опускающегося списка Type выберите 1..vs. Time. В зоне окна Data Entry поставьте метку напротив Equation. В поле Delta X напечатайте [(0.004/8)]. X: [0.0]; Y: [sin(360*250*!x)]; To X: [0.004]. Нажмите кнопку More.Этим мы задали 8 xy координат одного периода синусоиды (рекомендуется минимальное число), в интервале значения времени между 0.0 и 0.004 секунды (что составляет 250Hz).
На Вашем экране должно быть диалоговое окно, показанное на рисунке ниже.
Важно помнить, что MSC/NASTRAN будет интерполировать и экстраполировать между этими координатами кривой, так что дальнейший набор координат должен быть добавлен к "нулю" кривой на конце синусоиды.
В этом же окне в секции окна
Data Entry поставьте отметку против Single Value. X: - [0.005]; Y: - [0.0].
Выберите ОК и из следующего диалогового окна
Cancel. Этот заключительный набор координат будет добавлен к другим.
5. Чтобы убедиться, что функция введена корректно, выберите:
View/Select... (F5)
В секции окна
XY Style поставьте отметку напротив XY of Function.
Нажмите кнопку
Model Data…В открывшемся диалоговом окне в секции
Function из опускающегося списка Select выберите 1..Sine Pulse 250 Hz.
В обоих диалоговых окнах выбираем ОК
.Появляться график XY- функции, показывающий импульс синуса, заканчивающийся в Y=0.
Возвратимся к виду модели.
View/Select... (F5)
В секции
Model Style поставьте отметку напротив Draw Model. Затем нажмите кнопку ОК.
6. В следующем шаге создадим нагрузку, приложенную к верхней точке круглого отверстия. В качестве названия напечатайте [
Load at Node 56].Model/Load/Nodal...
Нажмите
OK.В графической зоне окна выберите узел 56 (верх круглого отверстия).
Нажмите
OK. Откроется следующее диалоговое окно, предлагающее определить нагрузку на данный узел. Высветите тип нагрузки - Force. В секции окна Load убедитесь в наличии отметки рядом с FZ. В столбце Value напротив FZ введите значение [50.0]. В этой же секции из опускающегося списка Function Dependence выберите 1..Sine Pulse 250 Hz.
Выберите
OK и Cancel из следующего окна.
7. В заключении зададим недостающие параметры для проведения анализа переходных процессов.
Model/Load/Dynamic Analysis...
В секции окна
Solution Method выберите Direct Transient. Overall Structural Damping Coeff (G) - [0.1]. Frequency for System Damping (W3) - [255]. Number of Steps - [99]. Time per Step - [0.00025]. Output Interval - [1].
Выберите
OK.С установкой коэффициента демпфирования на
0.1, 5%-ый эквивалент "вязкого демпфирования" будет рассчитан по формуле G = 2*(Критический коэффициент затухания). Эквивалентное преобразование "вязкого демпфирования" рассчитано при частоте 255 Hz. Этот импульс стремится изогнуть модель. Это - частота, при которой в структуре модели, вероятно, с помощью переменных нагрузок будет вызвана вибрация, в которой будет участвовать большая часть массы.Значение такта установлено на
0.00025 секунды, разрешение 16 тактов для периода нагрузки (0.004 секунды), что близко к первичной частоте структуры. Общее количество шагов выбрано равным 99, что управляет полным интервалом времени анализа ((99+1)*0.00025=0.025 секунды). Выходной интервал, установленный на 1, создаст значение функции для каждого заданного временного интервала - другими словами, будет получен гладкий график в осях xy при выдаче конечных результатов.
8. Произведите анализ модели.
File/Analyze...
В открывшемся диалоговом окне из опускающегося списка
Analysis Type выберите 3..Transient Dynamic/Time Response. В секции окна Additional Info убедитесь, что поставлена метка рядом с Run Analysis. Нажмите ОК.При запросе
OK to Save Model Now?, выберите YES.Произойдёт перезагрузка MSC/NASTRAN и на экране появится диалоговое окно
Message Review. Для просмотра сообщений Вы можете выбрать Show Details. Так как анализ прошел без проблем, мы не будем сейчас вдаваться в детали. Выберите Continue.
9. Вывод результатов анализа.
После успешного завершения анализа, результаты занесены в базу данных файла и могут быть просмотрены.
View/Select... (F5)
В открывшемся диалоговом окне, в его секции
XY Style, выберите XY vs Set Value.
Выберите
XY Data...Из опускающегося списка
Category выберите 0..Any Output. Из опускающегося списка Type выберите 0..Value or Magnitude. Из опускающегося списка Output Set выберите 1..Case 1 Time 0. Из опускающегося списка Output Vector выберите 4.. T3 Translation. В зоне окна Output Location в строку Node введите значение [56].
Дважды нажмите ОК
, для выхода из обоих диалоговых окон.Смещение узла 56 относительно оси z будет представлено в виде графика в осях xy. График должен выглядеть как рисунок, показанный ниже.
View/Options... (F6)
В открывшемся диалоговом окне в секции
Category выберите PostProcessing. В Options выберите XY X Range/Grid. Установите Axis Range на 2..Max Min. Minimum установите на 0. Maximum установите на 0.008.
Выберите
OK.Получившийся график должен напоминать следующий рисунок.
Согласно данного графика максимальное отклонение составляет -0.288 дюйма в момент времени 0.004 секунды. Сравните это со статическим отклонением (от груза весом 50 фунтов, приложенного в той же точке) в -0.12 дюйма, полученном в предыдущем статическом анализе этой структуры. Это увеличение в отклонении произошло из-за динамического эффекта усиления приложенной нагрузки.
10. В заключение выйдем из программы.
File/Exit
При запросе
Save file before closing?, выберите Yes .