nastran强迫运动.docx
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nastran强迫运动
nastran强迫运动
1概述
(1)用于分析具有地基输入加速度、速度和位移的约束结构
(2)常见例子是地震(瞬态分析)、正弦扫描器测试仿真(频响分析)
(3)Nastran中将作用在未约束结构上的力转化为等效约束结构的强迫运动
(4)使用的方法有:
大质量法、大刚度法、Lagrange乘子法
2瞬态分析中的强迫运动
(1)如果卡片TLOADi中的第5字段选择,给定的加速度、速度、位移不会执行
(2)Nastran中仅能作用力{P(t)}在结构上,如果选择强迫运动,即假设用户在大质
量上施加了一个运动,因此作用在大质量上的力是与加速度成正比的
3瞬态分析中的大质量法
RigidBody
(1)对强迫加速度ub
ubP(Ml=largemass)
(2)对作用在大质量上的力P可以得到期望的Ub,质量ML在卡片CMASSi或CONM2
中输入;比例因子ML(对力)在DAREA或DLOAD中输入
(3)对瞬态响应中期望Ub,Ub,用卡片TLOAD1或TLOADi第5字段进行区分
(4)大质量应该为结构质量的103~108倍,106倍效果最好
(5)根据卡片TLOADi输入的强迫加速度、速度、位移得到加速度历程
a)定义
Fn=TLOADiattimeN(Atn)
F(sj=computedforceattimeN(Atn)
b)强迫加速度
c)强迫速度
iftN=0 d)强迫位移 FN-2r At1. iftN=0 e)使用大质量法,Ub同样要乘比例因子 4瞬态分析中的大刚度法 (1)对强迫位移ub, 1 Ub=(Kl=l^rgespring) (2)作用力P于弹簧或结构表面得到期望的ub,弹簧Kl在卡片CELAS1或CELAS2中 输入;比例因子Kl在DAREA或DLOAD中输入 (3)大质量应该为结构质量的102~104倍,其中为激励的截断频率 5瞬态分析中的LAGRANGE子法 (1)通过DMIG或模拟约束的瞬态函数增加动态矩阵的行和列 (2)每行表示如下形式的约束 Uj=Yj(Yj=enforceddisplacement) (3)每列表示称为Lagrange乘子的附加自由度■j,其值为第j个约束自由度的约束力 (4)在直接瞬态分析中,EPOINTs,SPOINTs或GRID用于描述Lagrange乘子,模态响 应分析中仅用EPOINTs (5)Nastran输入中需要设置卡片SDCOMP=32 6强迫位移例子 Constrained Structure UnconstrainedStructure forMSC/NASTRANEnforced MotionSimulation EnforcedDisplacementRamp Time Forthisexamplem=1.0,k=(2tt)2 Togetk,userodwithA=39.4784,E=1.0,L=1.0 Solution*: u(t)=d[t-1/a)sincot] u(t)=d[cosin(ot] wherew=6.28318 d=2.5 (1)大质量法 在TLOAD的第5字段中,指定ub为强迫运动 (2)大刚度法 在TLOAD仲指定Pb为力,乘以强迫运动值kB,在DAREA中输入 LargeMassMethod SOL109 TIME10 CENDTITLE=SDOF,GROUNDMOTIONSUBTI=LARGEMASSLABEL=XVIAX SET1=1DLOAD=105TSTEP=6DISPL=ALLACCEL=ALLOLOAD=1BEGINBULKDAREA,105,1,1,1.0E8CONM2,3,2,,1.0CONM2,999,1,,1.0E8CROD,1,1,1,2GRID,1,,0.,0.,0.,,23456GRID,2,,1.,0.,0.,,23456MAT1,1,1.,,0. PARAM,USETPRT,1PROD,1,1,34784TABLED1,8,,,,,,,,+TAB1+TAB1,0.,0.,.025,0.,.05,0.,.075,0.,+TAB2+TAB2,5.075,12.5,10.075,25.0,ENDTTLOAD1,105,105,,1,8TSTEP,6,199,.025,1 ENDDATA LargeStiffnessMethod SOL109TIME10CENDTITLE=SDOF,GROUNDMOTIONSUBTI=LARGESTIFFNESSLABEL=XVIAFORCINGSET1=1SPC=100 DLOAD=105TSTEP=6DISPL=ALLACCEL=ALLOLOAD=1BEGINBULKDAREA,105,1,1,4.0E8 CONM2,3,2,,1.0 CR0D,1,1,1,2 GRID,1,,0.,0.,0,23456 GRID,2,,1.,0.,0,23456 GRID,99,,-1.,0.,0. SPC,100,99,123456 CELAS2,5,4.0E8,99,1,1,1 MAT1,1,1,0. PARAM,USETPRT,1 PROD,1,1,34784 TABLED1,8,,,,,,,,+TAB1 +TAB1,0.,0.,.025,0.,.05,0.,.075,0.,+TAB2 +TAB2,5.075,12.5,10.075,25.0,ENDT TLOAD1,105,105,,0,8 TSTEP,6,199,.025,1 ENDDATA (3)Lagrange乘子法 fPB=P1OO1 运动方程(静力部分)为 394784 -39.4784 1.0 U1I P1 丨0r -39.4784 39.4784 0“ 口2 卜—* P2 卜=€0 1.0 0 X ^1001 Y1001 Y1001 39.4784uj■39.4784^2+対=0 -39.4784U! +39.4784u2=0 ui+x^iooi=yiooi 其中,x为一个小整数,用K2PP输入Lagrange乘子 LagrangeMultiplierMethod SOL109 TIME10 CEND TITLE=SDOF,GROUNDMOTION SUBTI=LAGRANGEMULT-DISPL K2PP=STIF SET1=1 DLOAD=105 TSTEP=6 DISPL=ALL ACCEL=ALL OLOAD=ALL BEGINBULK DAREA,105,1001,0,1.0 CONM2,3,2,,1.0 CROD,1,1,1,2 DMIG,STIF,0,6,1,0 DMIG,STIF,1001,,,101,,-1.0E-10 DMIG,STIF,1001,,,1,1,.1 EPOINT,1001 GRID,1,,0.,0.,0.,,23456 GRID,2,,1.,0.,0.,,23456 MAT1,1,1.,,0. PARAM,USETPRT,1 PROD,1,1,34784 TABLED1,8,,,,,,,,+TAB1 +TAB1,0.,0.,.025,0.,.05,0.,.075,0.,+TAB2 +TAB2,5.075,12.5,10.075,25.0,ENDT TLOAD1,105,105,,1,8 TSTEP,6,199,.025,1 ENDDATA 7频率响应分析中的大质量法 在频率响应中,假设输入和响应都为简谐函数 动力学方程为 [- 施加加速度 如瞬态分析中的大质量法一样,使大质量移动的力和加速度为 P=ma iojt 因此, P(w)= 对施加位移 u=u(W)eiwt 可以得到加速度为 a何=-cn2u«o)eiwt 因此作用力为 2 P(cd)=ma( 其中,「或••2由卡片TABLED1或TABLED4俞入 8频率响应分析中的大刚度法 与大质量方法一样,期望的力为 P=Ku 对施加位移,力为 P(ct))=Ku(o)) 对施加加速度,力为 co)=―Ka _3 用TABLED1输入! /■或H-2 9例子: 具有强迫加速度的直接瞬态响应 z u (1)问题: 一250Hz的单位加速度正弦脉冲作用在地基的z方向,10001b的大质量施加 在基础上,结构阻尼系数为0.06,在250Hz处将结构阻尼转化为等效粘性阻尼 (2)输入文件 IDSEMINAR,PROB7 SOL109 TIME30 CEND TITLE=TRANSIENTRESPONSEWITHBASEEXCITATION SUBTITLE=USINGDIRECTTRANSIENTMETHOD,NOREDUCTION ECHO=UNSORTED SPC=200 SET111=23,33 DISPLACEMENT(SORT2)=111 VELOCITY(SORT2)=111 ACCELERATION(SORT2)=111 SUBCASE1 DLOAD=500 TSTEP=100 $ OUTPUT(XYPLOT) XGRID=YES YGRID=YES XTITLE=TIME(SEC) YTITLE=BASEACCELERATION XYPLOTACCELERATIONRESPONSE/23(T3) YTITLE=BASEDISPLACEMENT XYPLOTDISPRESPONSE/23(T3) YTITLE=TIPCENTERDISPLACEMENTRESPONSE XYPLOTDISPRESPONSE/33(T3) $ BEGINBULK $ $PLATEMODELDESCRIBEDINNORMALMODESEXAMPLE$ INCLUDE'plate.bdf' PARAM,COUPMASS,1 PARAM,WTMASS,0.00259 $ $SPECIFYSTRUCTURALDAMPING $ PARAM,G,0.06 PARAM,W3,1571. $ $APPLYEDGECONSTRAINTS $ SPC1,200,12456,1,12,23,34,45 $ $PLACEBIGFOUNDATIONMASS(BFM)ATBASE $ CMASS2,100,1000.,23,3 $ $RBEMASSTOREMAININGBASEPOINTS $ RBE2,101,23,3,1,12,34,45 $ $APPLYLOADINGTOFOUNDATIONMASS $ TLOAD2,500,600,,0,0.0,0.004,250.,-90. $ DAREA,600,23,3,2.588 $ $SPECIFYINTEGRATIONTIMESTEPS $ TSTEP,100,200,2.0E-4,1$ ENDDATA 3)结果 3 X5■込XX1 9例子: 具有强迫位移的直接频率响应 LargeMass (100,000lbs) (1)问题: 图示平板在角点受0.1的强迫位移,在频率范围[20,1000]内使用步长20Hz,结构阻尼系数0.06 (2)输入文件 IDSEMINAR,PROB8 SOL108 TIME30 CEND TITLE=FREQUENCYRESPONSEDUETO.1DISPLACEMENTATTIP SUBTITLE=DIRECTMETHOD ECHO=UNSORTED SPC=1 SET111=11,33,55 DISPLACEMENT(PHASE,SORT2)=111 $SDISP(PHASE,SORT2)=ALL set222=11 OLOAD=222 SUBCASE1 DLOAD=500 FREQUENCY=100 $ OUTPUT(XYPLOT) $ XTGRID=YES YTGRID=YES XBGRID=YES YBGRID=YES YTLOG=YES YBLOG=NO XTITLE=FREQUENCY(HZ) YTTITLE=DISPLACEMENTRESPONSEATLOADEDCORNER,MAGNITUDE YBTITLE=DISPLACEMENTRESPONSEATLOADEDCORNER,PHASEXYPLOTDISPRESPONSE/11(T3RM,T3IP) YTTITLE=DISPLACEMENTRESPONSEATTIPCENTER,MAGNITUDE YBTITLE=DISPLACEMENTRESPONSEATTIPCENTER,PHASE XYPLOTDISPRESPONSE/33(T3RM,T3IP) YTTITLE=DISPLACEMENTRESPONSEATOPPOSITECORNER,MAGNITUDEYBTITLE=DISPLACEMENTRESPONSEATOPPOSITECORNER,PHASEXYPLOTDISPRESPONSE/55(T3RM,T3IP) $ BEGINBULK $ $PLATEMODELDESCRIBEDINNORMALMODESEXAMPLE $ INCLUDE'plate.bdf' PARAM,COUPMASS,1 PARAM,WTMASS,0.00259 $ $SPECIFYSTRUCTURALDAMPING $ PARAM,G,0.06 $ $APPLYUNITDISPLACEMENTATTIPPOINT $ CMASS2,5000,1.0E+5,11,3 $ RLOAD2,500,600,,,310 $ TABLED4,310,0.,1.,0.,10000., 0.,0.,-34784,ENDT $ DAREA,600,11,3,25.8799 $ $SPECIFYFREQUENCYSTEPS $ FREQ1,100,20.,20.,49 $ ENDDATA 3)结果 Bon <5UI> a^ovo^Avioaixwi^vTSTa3a8a40nXV : q » B I J "I8°O9'OV or INmHXNioxJSAI 75 护7532 DISPLACEMENTRESPONSEATOPPOSITECOR 3DISPLACEMENTRESPONSEATOPPOSITECOR 47532i7532i75321 SUBCASE1 c 2DISPnACKMENTRKSPONiATTTPCENTER* DISEACEMENTRESSNSEATTIPCENTER•
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