Nastran關於梁的定義
我們知道,在定義梁單元時,一般需要定義單元的方向,或者說是單元的局部坐標系。對於Nastran內CBAR單元來說,梁軸向為X方向,我們需要給出向量\(\overrightarrow{v}\)在全局坐標系下的坐標,從而確定局部坐標系下XY平面,以及局部坐標系最終方位。
建立一曲梁在直角坐標系下的XY平面,設置局部坐標系的\(\overrightarrow{v}\)向量為 (0,0,1)。由於所用梁截面為矩形,可以選擇單元屬性為PBARL,能夠直接使用內置截面,設置dim1和dim2即可定義矩形截面。(Ps.在HyperMesh中在PBARL下也有截面直接定義的選項,但此處定義似乎在開啟梁3維顯示時並不能達到顯示,推薦定義BeamSection,再與PBARL關聯。)
Hypermesh內不同位置偏置設置
HyperMesh里梁的偏置很有意思,在1D-linemesh中對線划分單元的同時偏置只會對所有梁單元在全局坐標系下同一偏置,並且此處不能更改坐標系,所實現的效果類似於整體平移。這對直梁來說是沒有什么大問題的,但若要對曲梁沿徑向或環向偏置,則顯然不能實現期望的效果。開啟梁截面3維顯示,單元屬性設為PBAR在划分單元時所設置的y偏置作用於全局坐標系下。
解決辦法是先畫出無偏置的梁單元,其后在1D-bars下對梁單元更新參數。為了更明顯顯示,進行了較大偏置,可以看到對單元a、b點的偏置設置在局部坐標系的z軸上。
那么顯然,在某些局部坐標系方向與偏置設置下,會出現梁的分離,如下圖。
單元屬性與導入Patran
值得注意的是,我在導入patran時經常會出現梁單元屬性與單元間關聯導入失敗的情況,檢查bdf文件可以看到單元類型為CBEAM,其單元屬性應當關聯到PBEAM等屬性,用於如變截面梁等復雜單元上,與前文所用的PBARL無法關聯,自然導入失敗。因此需要在1D-element type下將bar的屬性改為CBAR,選擇梁單元並update,此時導入即可成功,在Patran中設置3維顯示模式(Display-Load/BC/Elem. prop...-Beam Display下改為3D),即可顯示梁截面,可見與HyperMesh一致。該方法也是一種檢查模型正確與否的手段,若模型設置不正確,在patran里是不會顯示梁截面的。