Sec02_质量模型

1、S2-1NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation第二章第二章质量模型质量模型S2-2NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationS2-3NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation质量模型质量模型本章介绍与质量模型相关的一些概念描述集中质量和耦合质量回顾质量单位并展示在Patran中如何创建不同

2、类型的质量及其在MD Nastran中的含义在材料属性对话框中定义密度在单元Physical Property对话框中定义非结构质量用CONM1, CONM2 或CMASS1定义质量单元S2-4NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation耦合质量和集中质量耦合质量和集中质量通常耦合质量比集中质量计算精确（但有时具体情况具体分析）集中质量更倾向于节省计算时间用户可以选择是否使用单元耦合质量设置PARAM, COUPMASS, 1为耦合质量默认情况下是集中质量既有集中质量又有耦合质量的单元：BAR,

3、 BEAM, CONROD, HEXA, PENTA, QUAD4, QUAD8, ROD, TETRA, TRIA3, TRIA6, TRIAX6, TUBE只有集中质量的单元：CONEAX, SHEAR只有耦合质量的单元：BEND, HEX20, TRAPRG, TRIARGS2-5NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation耦合质量和集中质量（续）耦合质量和集中质量（续）集中质量仅包含对角项, 即平动部分 (无转动部分).协调质量包含非对角项，既有平动也有转动。比如对BAR单元 (虽然缺省

4、为无扭转), BEAM, 和BEND 单元.S2-6NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationROD单元示例单元示例刚度矩阵:经典协调质量:Length = L, Area = A, Torsional Constant = J, Youngs Modulus = E, Shear modulus = GAEL-AEL00GJL-GJL0-AELAEL000-GJL00GJLk =00I3A0000m = ALI6AI6A00I3A1/31/61/31/6S2-7NAS122, Section

5、 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationROD单元示例单元示例(续续)经典MD Nastran集中质量:MD Nastran耦合质量: 平动量是集中质量和经典协调质量的平均值. 该均值最适用于ROD和BAR单元000000m = AL001/201/200000000000m = AL005/121/125/121/120000S2-8NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationMD Nastran 耦合质量概念说明耦合质

6、量概念说明一端固定一端自由的杆准确的1/4波长的固有频率u(t)Single Element 21L1/4 = = 1.5708 E/2 L E/ LS2-9NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationMD Nastran 耦合质量概念说明（续）耦合质量概念说明（续）不同的近似方法集中质量经典协调质量MD Nastran耦合质量(-10%)L = = 1.414 E/ L E/ L2(-10%)(+10%)L = = 1.732 E/ L E/ L3(+10%)(-1.4%)L = = 1.54

7、9 E/ L E/ L12/5(-1.4%)S2-10NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation质量单位请注意MD Nastran推荐使用一致的单位制根据需求可能重力单位代替质量单位输入. 此时您需要使用PARAM,WTMASS参数将其转化为质量单位.重力到重量的转换:Mass = (1/G) Weight (G = Gravity Acceleration)Mass Density = (1/G) Weight DensityPARAM,WTMASS, factor 代表转换因子factor

8、 = 1/G. 默认的转换因子数值是1.0.例如例如:输入钢的重力密度RHO = 0.3 lb/in3 使用PARAM,WTMASS,0.00259 ，当G = 386.4 in/sec2 PARAM,WTMASS每次运行时使用一次并且与所有weight或mass相乘(包括MASSi, CONMi, 和nonstructural mass). 不要混淆输入类型，全部统一使用质量或重力输入。S2-11NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation质量输入最常用的方法是通过材料密度定义结构质量，在材料

9、属性对话框中定义. 每一个单元参考其材料属性将建立一个单元质量矩阵。MATi 输入12345678910MAT1MIDEGNURHOATREFGEMAT1230.0E60.37.7E-4 S2-12NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation质量输入质量输入(续续)非结构质量质量从单元属性输入，与结构质量无关. 输入形式是线性单元输入的是单位长度上的质量2D单元输入的是单位面积上的质量.例如: payload distributed over a floor, insulation on bea

10、ms, mass of electronic component modeled on a PCB.S2-13NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation质量输入质量输入(续续)标量质量CONM1和CONM2可以定义节点质量. CONM2最通用. 使用Option选项可以对其切换COUPLED 定义 CONM1 (完整的6x6质量矩阵) 基于对称性，用户定义一半项数, 仅用于高级定义，不常见。S2-14NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008

11、 MSC.Software Corporation质量输入质量输入(续续)Lumped定义CONM2 (集中质量), 平动和转动部分将被定义。333231222111IIIIIIMSYMMMS2-15NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation质量输入质量输入(续续)Grounded定义定义CMASS1 (标量质量)下面的输入允许输入单个方向上的质量, 当质量仅在某个方向上有效时该方法非常常用。S2-16NAS122, Section 2, September 2008Copyright 200

12、8 MSC.Software Corporation质量输入(续)最常用的标量单元质量的输入是通过CONM2 如果只需定义M项，那么其他项被设为空并且质量将有平动质量分量，数值是在3个方向上的平均值。如果惯性属性被需要，那么这些需要输入适当如果质量是来自节点位置的偏置，那么这个也被定义（写一个MPC方程到质量矩阵-有效地刚性偏置）CONM2 经常被定义为带有偏置且与一个以上由RBE2或RBE3连接的节点相连，依赖于依附的结构本身。S2-17NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation高级功能需求

13、高级功能需求Patran的直接文本输入或手动修改的直接文本输入或手动修改bdf文件文件高级非结构质量功能需要使用Patran的直接文本输入（ Direct Text Input）功能，或手动编辑生成的bdf文件这包含NSM, NSM1, NSML和NSML1模型输入数据卡片这些输入由NSM卡片在Case Control Command部分调用S2-18NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software Corporation五个非结构质量模型数据输入卡片NSM, NSM1, NSML, NSML1和NSMADD可以使用。单元

14、集合分布的非结构单元集合或某特殊属性集合分布的非结构质量在情况控制部分可以使用NSM控制质量选项NSM 可以在超单元间调用不同的内容但每个超单元只能调用一个高级功能需求Patran的直接文本输入或手动修改bdf文件S2-19NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationNSM 和它的转换卡片NSM1允许用户选取单元集合来定义非结构质量值。例如:上面两个卡片的含义是一样的都是定义ID为15的单元的质量密度为0.022NSM3PSHELL15.022NSM13PSHELL.02215高级功能需求Pat

15、ran的直接文本输入或手动修改bdf文件S2-20NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationNSML 和 NSML1 卡计算 “面积”单元 (如, CQUAD4)的非结构质量系数 NSML 和 NSML1 卡计算 “线”单元 (如, CBAR)的非结构质量系数NSML 和 NSML1 不能在同一卡上混合 “面积” 和 “线” 单元NSML 和 NSML1 然后转化为NSM and NSM1高级功能需求Patran的直接文本输入或手动修改bdf文件S2-21NAS122, Section 2, September 2008Copyright 2008 MSC.Software CorporationExample:上例将0.95 的阻尼