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Nastran梁单元应力输出


1.

Nastran 梁单元

1.1. CBAR 单元卡片

CBAR 单元属性卡

1.2. CBEAM 单元卡片

CBEAM 单元属性卡 (1)PBEAM 属性卡

(2)PBEAML 属性卡

2.

Nastran 梁单元应力输出

一维梁单元中的内力或应力可以通过单元力或单元应力输出(如 FORCE 或者 ELFORCE)来进行输出,并且梁单元只输出应 力恢复点的应力。 如果梁截面是标准库中的截面(PBARL,PBEAML 定义的截面),则应力恢复点已经由程序根据不同的截面形状进行定 义,不需要用户定义。 如果是自己定义的梁截面(PBAR,PBEAM 定义的截面),则用户必须自行定义应力恢复点(属性卡片中的 C1,C2、D1,D2、 E1,E2、F1,F2)。此时 beam elements 的应力需要选择 recovery point on the beam cross section,然后在 stress recovery point C/D/E/F- Element-Nodal 中可以看到对应的应力分析结果。

2.1. CBAR 梁单元的单元力和应力
下图是 CBAR 梁单元力(element force)的正方向。real 或者 complex 形式(取决于输出格式)的单元力的输出包括下面几 项:

M1a,M1b,M2a 和 M2b 是分别在两个参考平面中,两个端点处的弯矩。V1 和 V2 是在两个参考平面中的剪力,Fx 是平 均的轴向力,T 是绕 x 轴的扭矩。 输出中可以要求输出 CBAR 单元下面的 real 形式单元应力(element stress): (1)平均轴向应力( average axial stress):axial stress (2)由在两个端点 A、B 处横截面上的 4 个应力恢复点的弯矩引起的张性应力(extensional stress due to bending): SA1、SA2、SA3、SA4,SB1、SB2、SB3、SB4。 仅当用户在 PBAR 卡片中输入了应力恢复点,才计算该弯曲应力。

(3)两个端点 A、B 处的最大和最小的张性应力(maximum and minimum extensional stress at both ends):SA-MAX、SAMIN、SB-MAX、SB-MIN。 该最大和最小的张性应力是由每端轴向应力和弯曲张性应力的合成。 (4)拉伸安全系数和压缩安全系数(Margins of safety in tension and compression)。仅当用户在 MAT1 卡片中输入了应力 极限(stress limits)时,才计算该安全系数。 拉伸应力为正值,压缩应力为负值。只有平均轴向应力和弯曲张性应力可以是复数应力(complex strss)。 对于梁单元的应力输出,patran04 中有以下选项: (1)轴向(bar stresses ,axial)(at center) (2) bar stresses,bending position(At point C D E F) (3) 最大、最小合成(at center) (4)Max shear 在 Hyperview 后处理 Nastran 的 CBAR 单元时,梁单元 CBAR 中的单元力和单元应力的输出如下: M.S.-T(safety margin SA1 SA2 SA3 SA4 SA-MAX SA-MIN tension) AXIAL element ID STRESS M.S.-C(safety margin SB1 SB2 SB3 SB4 SB-MAX SB-MIN Compression) 其中: A,B 表示梁的两个端面。 1-4 是用户指定的用来计算应力的截面上的四个点。 SA1-SA4,SB1-SB4 是仅由纯弯曲所引起的正应力(Normal Stress Due to Bending Only), AXIAL STRESS 是仅有轴向载荷所引起的正应力(Normal Stress Due to Axial Load Only), SA-MAX,SA-MIN,SB-MAX,SB-MIN 是弯曲与轴向载荷组合情况下的两个端面的最大、最小正应力(Combined Axial and Bending Stress)。 M.S.-T 是拉伸安全系数,M.S.-C 是压缩安全系数。

2.2. CBEAM 梁单元的单元力和应力

CBEAM 单元的应力输出与 CBAR 单元有些不同。对于 CBAR 单元,SAi 和 SBi 列只是弯曲应力, 而轴向应力单独列出。但是 对于 CBEAM 单元,SXC、SXD、SXE 和 SXF 是在 CBEAM 中横截面上应力恢复点 C、D、E、F 处的弯曲应力和轴向应力的组合。 在 CBEAM 的每个端点进行应力恢复,还可以在任何由 PBEAM 输入卡片确定的中间位置进行应力恢复。 在 Hyperview 后处理 Nastran 的 CBEAM 单元时,梁单元 CBEAM 中的单元力和单元应力的输出如下: CBEAM long CBEAM long CBEAM long CBEAM CBEAM CBEAM margin of safety margin of safety stress at stress at stress at point long stress Maximum Minmum compression1 tension1 point D1 E1 at point F1 stress1 stress1 element point C1 ID CBEAM long CBEAM long CBEAM long S CBEAM CBEAM CBEAM margin of safety margin of safety stress at stress at stress at point long stress Maximum Minmum compression2 tension2 point C2 point D2 E2 at point F2 stress2 stress2 其中:

1,2 表示梁的两个端面。 Ci、Di、Ei、Fi 是用户指定的用来计算应力的截面上的四个点。 CBEAM long stress at point C1(SXC)、CBEAM long stress at point D1(SXD)、CBEAM long stress at point E1(SXE)、 CBEAM long stress at point F1(SXF)是一个端面上 4 个应力恢复点处的弯曲应力与轴向应力的组合应力。 CBEAM Maximum stress1 是 4 个应力恢复点处应力 SXC、SXD、SXE 和 SXF 中的最大应力。 CBEAM Minimum stress1 是 4 个应力恢复点处应力 SXC、SXD、SXE 和 SXF 中的最小应力。 margin of safety tension1 是拉伸安全系数。 margin of safety compression1 是压缩安全系数。

3.

ANSYS 梁单元应力输出
梁工具中的三种应力:直接应力、最小组合应力、最大组合应力 直接应力是轴向应力; 最小弯曲应力是四个弯曲应力的最小值:顶层/底层的弯矩 MY、MZ; 最大弯曲应力与最小弯曲应力相反; 最小组合应力是直接应力和最小弯曲应力的线性组合; 最大组合应力是直接应力和最大弯曲应力的线性组合;


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