NAS101, Page 5-1 Раздел 5 Верификация модели. NAS101, Page 5-2 Краткий обзор Типичные ошибки; сингулярности и механизмы Процедура автоматической проверки. - презентация

1 NAS101, Page 5-1 Раздел 5 Верификация модели

2 NAS101, Page 5-2 Краткий обзор Типичные ошибки; сингулярности и механизмы Процедура автоматической проверки в MSC.NASTRAN Диагностирование ошибок Основные виды проверок Практика моделирования Жесткие (RIGID) элементы и граничные условия, задаваемые уравнением (MPC) Симметрия

3 NAS101, Page 5-3 Типичные ошибки; сингулярности и механизмы

4 NAS101, Page 5-4 Сингулярность обуславливается отсутствием жесткости или недостаточной жесткостью конструкции по какой-либо степени свободы. Матрица жесткости не может быть обращена, если она сингулярная Некоторые примеры сингулярности: Возможность движения модели как твердого тела Соединение элементов с различным числом степеней свободы Некорректная перекрестная связь степеней свободы Сингулярности и механизмы

5 NAS101, Page 5-5 Сингулярности и механизмы (продолжение) Движение модели как твердого тела Граничные условия должны быть заданы таким образом, чтобы все 6 форм движения «твердого тела» были зафиксированы. Движение твердого тела Адекватные закрепления

6 NAS101, Page 5-6 Сингулярности и механизмы (продолжение) Движение модели как твердого тела Самая распространенная ошибка: не сшитые сетки (процедура Equivalence в MSC.PATRAN или в любом другом препроцессоре). В этом случае сетки не связаны между собой – возникает сингулярность

7 NAS101, Page 5-7 Процедура автоматической проверки в MSC.NASTRAN

8 NAS101, Page 5-8 AUTOSPC Если существуют очевидные сингулярности, MSC.Nastran пытается исключить их автоматически Запись секции Bulk Data - PARAM,AUTOSPC,YES указывает программе на необходимость автоматического приложения SPCs к этим сингулярностям PARAM,AUTOSPC,YES применяется по умолчанию для большинства типов анализа.

9 NAS101, Page 5-9 Как работает AUTOSPC GRID 99 T1 T2 T3 R1 R2 R3 Hexa Элемент GRID 99 Составляющие жесткости

10 NAS101, Page 5-10 Как работает AUTOSPC (продолжение) GRID 99 Stiffness Terms T1 T2 T3 R1 R2 R3 Hexa Element GRID 99 Составляющие жесткости Успешное исключение нулевых компонент жесткости Успешное исключение нулевых компонент жесткости

11 NAS101, Page 5-11 Проблемы с AUTOSPC Solid Bar T1 T2 T3 R1 R2 R3 T1 T2 T3 R1 R2 R3 Hexa Элемент Bar Элемент GRID 99 q q No Elimination of Solid Element Zero Stiffness terms Нет исключения нулевых компонент жесткости Solid элемента Нет исключения нулевых компонент жесткости Solid элемента

12 NAS101, Page 5-12 Проблемы с AUTOSPC (продолжение) Hexa Элемент Bar Элемент GRID 99 q q No Elimination of Solid Element Zero Stiffness terms T1 T2 T3 R1 R2 R3 Комбинированные компоненты жесткости Нет исключения нулевых компонент жесткости Solid элемента Нет исключения нулевых компонент жесткости Solid элемента

13 NAS101, Page 5-13 Проблемы с AUTOSPC (продолжение) Hexa Элемент Bar Элемент GRID 99 3 Механизма !!! 3 Механизма !!!

14 NAS101, Page 5-14 Проблемы с AUTOSPC (продолжение) Hexa Элемент Bar Элемент GRID 99 Manual SPC MPCs (later) Rigid Links (later) Варианты решения: Варианты решения: Задать SPC вручную Задать SPC вручную Задать MPCs (будет рассмотрено ниже) Задать MPCs (будет рассмотрено ниже) Приложить жесткие связи (будет рассмотрено ниже) Приложить жесткие связи (будет рассмотрено ниже)

15 NAS101, Page 5-15 AUTOSPC с CQUAD4s GRID 106 CQUAD4 T1 T2 T3 R1 R2 R3 T1, R1 T3 T2, R2 R3 = 0.0 GRID 106 GRID 106 жесткость

16 NAS101, Page 5-16 Проблемы с AUTOSPC (продолжение) GRID 106 Stiffness 2 CQUAD4s q Возможны механизмы ! T1 T2 T3 R1 R2 R3? T1 T2 T3 R1 R2 R3? GRID 106 жесткость Возможен механизм !

17 NAS101, Page 5-17 Проблемы с AUTOSPC (продолжение) PARAM,K6ROT, kvalue Not Recommended – for Non Linear usage PARAM,SNORM, angle Recommended 2 * угол Варианты решения: Варианты решения: Не рекомендуется для использования в нелинейных расчетах Рекомендуется К (где К- жесткость) Угол Все векторы в пределах угла усредняются

18 NAS101, Page 5-18 Распечатка AUTOSPC Распечатка включает в себя таблицу сингулярностей узловых точек. Данная таблица должна быть внимательно проверена на предмет потенциальных сингулярностей Коэффициент жесткости по умолчанию = 1.0E-8 G R I D P O I N T S I N G U L A R I T Y T A B L E POINT TYPE FAILED STIFFNESS OLD USET NEW USET ID DIRECTION RATIO EXCLUSIVE UNION EXCLUSIVE UNION 1 G E+00 B F SB SB 2 G E+00 B F SB SB 3 G E+00 B F SB SB 4 G E+00 B F SB SB

19 NAS101, Page 5-19 Что означает USET? Представим все степени свободы узлов и скалярных точек в конечноэлементной модели как члены одного набора перемещений (displacement set). Этот глобальный набор (Global set) называется g-set а соответствующий набор перемещений известен как U g. [K gg ] должна быть несингулярной, чтобы уравнение можно было решить. Чтобы достичь отсутствия сингулярности матрицы, пользователь должен определить независимые поднаборы (subsets) набора {u g }, на которые будет разделен в процессе приведения матрицы Например: u m Степени свободы, исключаемые граничными условиями MPC u s Степени свободы, исключаемые граничными условиями SPC Исключение М и S наборов (sets) даст набор F (free - свободный), который обычно и решается, чтобы получить неизвестные перемещения. Для более подробной информации о наборах перемещений смотри Приложение B - MSC.Nastran Quick Reference Guide и MSC.NASTRAN Linear Static Analysis Users Guide. Распечатка AUTOSPC (продолжение)

20 NAS101, Page 5-20 AUTOSPC Контроль AUTOSPC Контроль AUTOSPC Все «не до закрепленные» степени свободы печатаются в таблицу сингулярностей узлов Все «не до закрепленные» степени свободы печатаются в таблицу сингулярностей узлов Таблица может быть очень большой и, тем самым, скрыть в себе реальную проблему Таблица может быть очень большой и, тем самым, скрыть в себе реальную проблему Можно распечатать «не до закрепленные» степени свободы в.pch файл: Можно распечатать «не до закрепленные» степени свободы в.pch файл: PARAM,SPCGEN,1PARAM,CHEKOUT,yes PARAM,SPCGEN,1PARAM,CHEKOUT,yes А далее избирательно использовать в модели сгенерированные записи SPC1 А далее избирательно использовать в модели сгенерированные записи SPC1

21 NAS101, Page 5-21 Пример AUTOSPC Запустите входные файлы MSC.NASTRAN section5_1. bdf вариант solid элементов section5_2. bdf вариант plate элементов Оцените таблицу сингулярностей узлов Запустите входные файлы MSC.NASTRAN Section5_3. bdf solid/plate комбинация Section5_4. bdf plate/bar комбинация Оцените таблицу сингулярностей узлов и проверьте наличие фатальных ошибок

22 NAS101, Page 5-22 AUTOSPC Пример (продолжение) section5_1.bdf

23 NAS101, Page 5-23 Пример AUTOSPC (продолжение) section5_1. bdf G R I D P O I N T S I N G U L A R I T Y T A B L E 0 POINT TYPE FAILED STIFFNESS OLD USET NEW USET ID DIRECTION RATIO EXCLUSIVE UNION EXCLUSIVE UNION 1 G E+00 BF F SB S * 1 G E+00 BF F SB S * 1 G E+00 BF F SB S * 2 G E+00 BF F SB S * 2 G E+00 BF F SB S * 2 G E+00 BF F SB S * 3 G E+00 BF F SB S * 3 G E+00 BF F SB S * 3 G E+00 BF F SB S * GRID 1

24 NAS101, Page 5-24 AUTOSPC Пример (продолжение) section5_2.bdf

25 NAS101, Page 5-25 AUTOSPC Пример (продолжение) section5_2. bdf 0 G R I D P O I N T S I N G U L A R I T Y T A B L E 0 POINT TYPE FAILED STIFFNESS OLD USET NEW USET ID DIRECTION RATIO EXCLUSIVE UNION EXCLUSIVE UNION 2 G E+00 BF F SB S * 3 G E+00 BF F SB S * 4 G E+00 BF F SB S * 5 G E+00 BF F SB S * 6 G E+00 BF F SB S * 7 G E+00 BF F SB S * 8 G E+00 BF F SB S * 9 G E+00 BF F SB S * 10 G E+00 BF F SB S * R3 = 0.0

26 NAS101, Page 5-26 AUTOSPC Пример (продолжение) q section5_3. bdf HEXAs CQUAD4s

27 NAS101, Page 5-27 AUTOSPC Пример (продолжение) section5_3. bdf 1 G E+00 BF F SB S * 2 G E+00 BF F SB S * 3 G E+00 BF F SB S * 4 G E+00 BF F SB S * 62 G E+00 BF F SB S * 62 G E+00 BF F SB S * 62 G E+00 BF F SB S * 63 G E+00 BF F SB S * 63 G E+00 BF F SB S * 63 G E+00 BF F SB S * 64 G E+00 BF F SB S * 64 G E+00 BF F SB S * 64 G E+00 BF F SB S * Что происходит здесь?! GRID 13

28 NAS101, Page 5-28 AUTOSPC Пример (продолжение) section5_3. bdf THE FOLLOWING DEGREES OF FREEDOM HAVE FACTOR DIAGONAL RATIOS GREATER THAN E+07 OR HAVE NEGATIVE TERMS ON THE FACTOR DIAGONAL. 0 SUBCASE 1 0 GRID POINT ID DEGREE OF FREEDOM MATRIX/FACTOR DIAGONAL RATIO MATRIX DIAGONAL 13 R E E+02 ^^^ USER FATAL MESSAGE 9050 (SEKRRS) ^^^ RUN TERMINATED DUE TO EXCESSIVE PIVOT RATIOS IN MATRIX KLL. ^^^ USER ACTION: CONSTRAIN MECHANISMS WITH SPCI OR SUPORTI ENTRIES OR SPECIFY PARAM,BAILOUT,-1 TO CONTINUE THE RUN WITH MECHANISMS.

29 NAS101, Page 5-29 AUTOSPC Пример (продолжение) section5_4. bdf 1 G E+00 BF F SB S * 2 G E+00 BF F SB S * 3 G E+00 BF F SB S * 4 G E+00 BF F SB S * Узла 13 нет в таблице сингулярностей Что происходит здесь?! 10 G E+00 BF F SB S * 12 G E+00 BF F SB S * 14 G E+00 BF F SB S * 15 G E+00 BF F SB S *

30 NAS101, Page 5-30 AUTOSPC Пример (продолжение) section5_4. bdf THE FOLLOWING DEGREES OF FREEDOM HAVE FACTOR DIAGONAL RATIOS GREATER THAN E+07 OR HAVE NEGATIVE TERMS ON THE FACTOR DIAGONAL. 0 SUBCASE 1 0 GRID POINT ID DEGREE OF FREEDOM MATRIX/FACTOR DIAGONAL RATIO MATRIX DIAGONAL 13 R E E+05 ^^^ USER FATAL MESSAGE 9050 (SEKRRS) ^^^ RUN TERMINATED DUE TO EXCESSIVE PIVOT RATIOS IN MATRIX KLL. ^^^ USER ACTION: CONSTRAIN MECHANISMS WITH SPCI OR SUPORTI ENTRIES OR SPECIFY PARAM,BAILOUT,-1 TO CONTINUE THE RUN WITH MECHANISMS.

31 NAS101, Page 5-31 Диагностирование ошибок

32 NAS101, Page 5-32 Отладка модели Из предыдущих примеров: Section5_3. bdf Section5_4. bdf Результаты расчетов привели к фатальным ошибкам из-за наличия механизмов В данном разделе показано, как определить тип ошибки

33 NAS101, Page 5-33 Отладка модели (продолжение) из файла section5_3.f06 Это самая распространенная FATAL ERROR (фатальная ошибка) Проверьте номер фатальной ошибки Посмотрите ее описание THE FOLLOWING DEGREES OF FREEDOM HAVE FACTOR DIAGONAL RATIOS GREATER THAN E+07 OR HAVE NEGATIVE TERMS ON THE FACTOR DIAGONAL. 0 SUBCASE 1 0 GRID POINT ID DEGREE OF FREEDOM MATRIX/FACTOR DIAGONAL RATIO MATRIX 13 R E E+02 ^^^ USER FATAL MESSAGE 9050 (SEKRRS) ^^^ RUN TERMINATED DUE TO EXCESSIVE PIVOT RATIOS IN MATRIX KLL. ^^^ USER ACTION: CONSTRAIN MECHANISMS WITH SPCI OR SUPORTI ENTRIES OR SPECIFY PARAM,BAILOUT,-1 TO CONTINUE THE RUN WITH MECHANISMS.

34 NAS101, Page 5-34 Отладка модели (продолжение) из файла section5_3.f06 Обращается внимание на сингулярность или механизм Указывается точка GRID 13, и DOF R2 Есть ли что-нибудь особенное у этой точки? THE FOLLOWING DEGREES OF FREEDOM HAVE FACTOR DIAGONAL RATIOS GREATER THAN E+07 OR HAVE NEGATIVE TERMS ON THE FACTOR DIAGONAL. 0 SUBCASE 1 0 GRID POINT ID DEGREE OF FREEDOM MATRIX/FACTOR DIAGONAL RATIO MATRIX DIAGONAL 13 R E E+02 ^^^ USER FATAL MESSAGE 9050 (SEKRRS) ^^^ RUN TERMINATED DUE TO EXCESSIVE PIVOT RATIOS IN MATRIX KLL. ^^^ USER ACTION: CONSTRAIN MECHANISMS WITH SPCI OR SUPORTI ENTRIES OR SPECIFY PARAM,BAILOUT,-1 TO CONTINUE THE RUN WITH MECHANISMS.

35 NAS101, Page 5-35 Отладка модели (продолжение) из файла section5_4.f06 Обращается внимание на сингулярность или механизм Указывается точка GRID 13, и DOF R3 Есть ли что-нибудь особенное у этой точки? THE FOLLOWING DEGREES OF FREEDOM HAVE FACTOR DIAGONAL RATIOS GREATER THAN E+07 OR HAVE NEGATIVE TERMS ON THE FACTOR DIAGONAL. 0 SUBCASE 1 0 GRID POINT ID DEGREE OF FREEDOM MATRIX/FACTOR DIAGONAL RATIO MATRIX DIAGONAL 13 R E E+05 ^^^ USER FATAL MESSAGE 9050 (SEKRRS) ^^^ RUN TERMINATED DUE TO EXCESSIVE PIVOT RATIOS IN MATRIX KLL. ^^^ USER ACTION: CONSTRAIN MECHANISMS WITH SPCI OR SUPORTI ENTRIES OR SPECIFY PARAM,BAILOUT,-1 TO CONTINUE THE RUN WITH MECHANISMS.

36 NAS101, Page 5-36 Отладка модели (продолжение) Используя SPC или SPC1 записи, Исправьте входные файлы MSC.NASTRAN Section5_3. bdf (подсказка: GRIDS формируют соединение ) Section5_4. bdf Оцените результаты и последствия изменений

37 NAS101, Page 5-37 Отладка модели (продолжение) Коррективы в Section5_3. bdf Оцените результаты и последствия изменений Закрепленные DOF 4,5,6 Выглядит неплохо, но будьте осторожны!

38 NAS101, Page 5-38 Отладка модели (продолжение) Коррективы в Section5_3. bdf Оцените результаты и последствия изменений Перемещение части из Solid элементов влечет за собой небольшие повороты граней присоединенных оболочек – но вращательные степени свободы были закреплены

39 NAS101, Page 5-39 Отладка модели (продолжение) Коррективы в Section5_4. bdf Оцените результаты и последствия изменений Закрепленная DOF 6 Видимых сложностей нет

40 NAS101, Page 5-40 Отладка модели (продолжение) До сих пор мы рассматривали два примера с фатальными ошибками, вызванными наличием механизмов Сообщение о фатальной ошибке Fatal Message 9050 На практике существует большое количество проверок (как синтаксических так и общих данных), которые MSC.Nastran будет выполнять для нахождения ошибок перед началом анализа, а также в ходе его проведения. Общий вид сообщений о фатальной ошибке будет одинаков. Ключевое содержание - это номер сообщения и краткое описание. Более подробно о значениях фатальных ошибок можно узнать из Reference Guide или из On Line Encyclopedia

41 NAS101, Page 5-41 Отладка модели (продолжение) Запустите Section5_5. bdf Проверьте сообщения и правильность результатов анализа

42 NAS101, Page 5-42 Отладка модели (продолжение) Section5_5.f06 На какую характеристику группы элементов указывают предупреждающие сообщения (warning messages)? Что означает предупреждающее (warning) сообщение? *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 7 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS. *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 8 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS. *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 9 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS. *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 10 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS. *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 11 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS. *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 12 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS. *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 13 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS. *** USER WARNING MESSAGE 5487 (EBCHKD) ORIENTATION VECTOR DEFINED FOR THE ELEMENT ID = 14 IS NEARLY PARALLEL, IT MAY GIVE POOR RESULTS.

43 NAS101, Page 5-43 Отладка модели (продолжение) Section5_5.f06 Снова посмотрите на группу элементов, вызвавших сообщения о фатальных ошибках Посмотрите описание ошибки в On Line Encyclopedia, используя ее ID *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 7 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 8 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 9 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 10 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 11 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 12 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 13 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. *** USER FATAL MESSAGE 2026 (EMG) ELEMENT 14 GEOMETRY YIELDS UNREASONABLE MATRIX.

44 NAS101, Page 5-44 Отладка модели (продолжение) On Line Encyclopedia – результат поиска для *** USER FATAL MESSAGE 2026, ELEMENT **** GEOMETRY OR MATERIAL PROPERTY YIELDS UNREASONABLE MATRIX. (геометрия или свойства материала приводит к неправильной матрице) Геометрия и/или свойства данного элемента являются причиной того, что в результате расчета матрица жесткости или матрица масс оказывается неопределенной. Возможные причины, но не все, могут быть таковы: (1) длина стержня или балки равна нулю из-за того, что точки на концах имеют одинаковые координаты; (2) стороны треугольника или квадрата коллинеарны, что приводит к невозможности построения локальной системы координат элемента; (3) вектор ориентации балочного элемента параллелен его оси; или (4) пластина имеет нулевую толщину или модуль. Проверьте записи GRID в секции BULK DATA, описывающие концевые точки элемента для выявления ошибочных данных.

45 NAS101, Page 5-45 Отладка модели (продолжение) q Section5_5. bdf Исправьте данные для BAR элементов и снова запустите анализ $ bar elements follow CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR CBAR

46 NAS101, Page 5-46 Дальнейшая отладка модели Для более глубокого понимания значения файлов, которые могут использоваться при отладке, рассмотрим основные положения внутреннего языка MSC.Nastran – DMAP. DMAP – Direct Matrix Abstraction Procedure Язык высокого уровня, на котором написан MSC.Nastran Полностью открыт для просмотра и редактирования пользователем DMAP модули выполняют математические операции, требуемые для выполнения запрошенной при анализе последовательности решения.

47 NAS101, Page 5-47 Дальнейшая отладка модели (продолжение) Схема использования DMAP Последовательность решения Исходный код DMAP модули Обработка входных данных Проверка синтаксиса Отделение SPCs Отделение MPCs

48 NAS101, Page 5-48 Дальнейшая отладка модели (продолжение) Описание файла.f04 Файл ".f04" содержит список выполнения модулей MSC.Nastran используемых при решении задачи Каждый раз, когда выполняется какой-либо DMAP модуль, в файле.f04 печатается строка содержащая имя модуля и его текущее состояние

49 NAS101, Page 5-49 Дальнейшая отладка модели (продолжение) Если сообщения об ошибке не обеспечивают достаточного объяснения ее причины, пользователь может также проверить файл.f04 чтобы определить – в какой точке анализ был прерван. В общем случае, понимание выполнения последовательности DMAP модулей бывает достаточно сложным, но для специалистов MSC обеспечивающих поддержку своих пользователей эта информация может быть очень важной. 10:33:06 0: PHASE1DR 104 (S)DBSETOFF BEGN 10:33:06 0: PHASE1DR 106 (S)PHASE1A BEGN 10:33:06 0: PHASE1A 42 TA1 BEGN 10:33:06 0: PHASE1A 51 MSGHAN BEGN * 10:33:06 0: PHASE1A 52 (S)SEMG BEGN 10:33:06 0: SEMG 22 ELTPRT BEGN 10:33:06 0: SEMG 28 EMG BEGN 10:33:06 0: SEMG 36 (S)ERRPH1 BEGN 10:33:06 0: ERRPH1 19 (S)PRTSUM BEGN 10:33:06 0: PRTSUM 24 PROJVER BEGN 10:33:06 0: PRTSUM 25 DBDICT BEGN 10:33:06 0: PRTSUM 26 PRTPARM BEGN 10:33:06 0: ERRPH1 20 EXIT BEGN 10:33:06 0: XSEMDR END DMAP модули Анализ остановился здесь SubDMAPs (подпрограммы)

50 NAS101, Page 5-50 Основные виды проверок

51 NAS101, Page 5-51 Основные виды проверок В предыдущем разделе мы рассматривали способ исправления ошибок: Отладка В этом разделе мы поговорим об их предотвращении: Основные виды проверок Практика правильного моделирования

52 NAS101, Page 5-52 Основные виды проверок (продолжение) Перед анализом Искаженная форма элементов Используйте препроцессор для визуальной проверки правильности формы элементов Используйте предупреждающие сообщения (WARNING messages) в файле.f06 Согласованность единиц измерения модели Проверка по силе: СИЛА = МАССА * УСКОРЕНИЕ

53 NAS101, Page 5-53 Основные виды проверок (продолжение) Искаженная форма элементов Соотношение сторон Соотношение сторон должно быть меньше, чем 4:1 (более низкое для мест с высоким градиентом напряжений). В случае одноосных полей напряжений допустимы большие отношения сторон. a b a b

54 NAS101, Page 5-54 Основные виды проверок (продолжение) Искаженная форма элементов Наклон Четырехугольные элементы должны быть близки к квадрату настолько, насколько это возможно. Сообщение об искажении выдается, если < 30 Сообщение об искажении выдается, если < 30

55 NAS101, Page 5-55 Основные виды проверок (продолжение) Искаженная форма элементов Трапеция (2 направления) Сообщение об искажении выдается, если

56 NAS101, Page 5-56 Основные виды проверок (продолжение) Коробление (выход из плоскости) Нормальное значение до 5%. В действительности это не предел, но элементы не включают в себя учет коробления. а

57 NAS101, Page 5-57 Основные виды проверок (продолжение) После анализа Значение ипсилон (погрешности) Суммирование приложенных нагрузок Суммирование сил реакции Значения энергии деформации Максимальные перемещения

58 NAS101, Page 5-58 Основные виды проверок (продолжение) После анализа - Значение Ипсилон Уравнение стандартного решения Допустим, нет ошибок округления В действительности есть остаток Посчитаем энергетическую компоненту Сравним ее с энергией системы u u u u u

59 NAS101, Page 5-59 Основные виды проверок (продолжение) Если эта величина 10 -6,и больше, это значит, что модель плохо обусловлена. Для каждого типа конструкции, модели и расчета Посмотрите значение ипсилон после Сравните с допустимыми значениями *** USER INFORMATION MESSAGE 5293 (SSG3A) FOR DATA BLOCK KLL LOAD SEQ. NO. EPSILON EXTERNAL WORK EPSILONS LARGER THAN ARE FLAGGED WITH ASTERISKS E E+04

60 NAS101, Page 5-60 Основные виды проверок (продолжение) После анализа – Суммирование приложенных нагрузок Используйте запрос OLOAD в секции Case Control Особенно важно для: Инерционных нагрузок Сложной нагрузки давлением Сложной распределенной нагрузки

61 NAS101, Page 5-61 Основные виды проверок (продолжение) Проверка приложенных нагрузок 0 RESULTANTS ABOUT ORIGIN OF SUPERELEMENT BASIC COORDINATE SYSTEM IN SUPERELEMENT BASIC SYSTEM COORDINATES. 0 OLOAD RESULTANT SUBCASE/ LOAD DAREA ID TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R3 0 1 FX E E E+05 FY E E E+06 FZ E E E MX E MY E MZ E+00 TOTALS E E E E E E FX E E E+00 FY E E E-10 FZ E E E MX E MY E MZ E+00 TOTALS E E E E E E FX E E E+00 FY E E E+05 FZ E E E MX E MY E MZ E+00 TOTALS E E E E E E+05

62 NAS101, Page 5-62 Основные виды проверок (продолжение) q После анализа – Суммирование сил реакции Проверьте, что значения соответствуют и уравнивают суммарные приложенные нагрузки

63 NAS101, Page 5-63 Основные виды проверок (продолжение) q Проверка сил реакций RESULTANTS ABOUT ORIGIN OF SUPERELEMENT BASIC COORDINATE SYSTEM IN SUPERELEMENT BASIC SYSTEM COORDINATES. 0 SPCFORCE RESULTANT SUBCASE/ LOAD DAREA ID TYPE T1 T2 T3 R1 R2 R3 0 1 FX E E E+00 FY E E E+05 FZ E E E MX E MY E MZ E+00 TOTALS E E E E E E FX E E E+00 FY E E E-09 FZ E E E MX E MY E MZ E+00 TOTALS E E E E E E FX E E E+00 FY E E E+05 FZ E E E MX E MY E MZ E+00 TOTALS E E E E E E+05

64 NAS101, Page 5-64 Основные виды проверок (продолжение) После анализа – Значения энергии деформации *** USER INFORMATION MESSAGE 5293 (SSG3A) FOR DATA BLOCK KLL LOAD SEQ. NO. EPSILON EXTERNAL WORK EPSILONS LARGER THAN ARE FLAGGED WITH ASTERISKS E E+04 Работа = ½ Суммарная сила * Суммарное перемещение = ( приблизительно) ½ OLOAD * Максимум перемещений = ( приблизительно) ½ OLOAD * Максимум перемещений ( если пик перемещений около средней линии действия нагрузки)

65 NAS101, Page 5-65 Основные виды проверок (продолжение) После анализа – Максимальные перемещения Укажите PARAM,PRTMAXIM,YES для этой распечатки Номер узла (GRID ID) не печатается, и может быть разным для каждой степени свободы 0 MAXIMUM DISPLACEMENTS 0 T1 T2 T3 R1 R2 R E E E E E E+00 Значение !!! Работа = ( приблиз.) ½ OLOAD * Макс. перемещение ( 2e3 * 36.5 *.5 = 36.5e3 )

66 NAS101, Page 5-66 Основные виды проверок. Пример Запустите section5_6. bdf Выполните следующие проверки: Значение ипсилон Суммирование приложенных нагрузок Суммирование сил реакции Значения энергии деформации Максимальные перемещения

67 NAS101, Page 5-67 Практика моделирования

68 NAS101, Page 5-68 Практика моделирования Основные моменты: Плотность сетки – должна соответствовать поставленным целям Качество сетки – должно соответствовать поставленным целям Нагружение Граничные условия

69 NAS101, Page 5-69 Практика моделирования (продолжение) Плотность сетки – должна соответствовать поставленным целям

70 NAS101, Page 5-70 Практика моделирования (продолжение) Качество сетки – должно соответствовать поставленным целям

71 NAS101, Page 5-71 Практика моделирования (продолжение) Нагружение Простая сосредоточенная нагрузка? Плохое распределение напряжений Хорошее локальное распределение напряжений

72 NAS101, Page 5-72 Практика моделирования (продолжение) Нагружение Более сложная нагрузка?

73 NAS101, Page 5-73 Практика моделирования (продолжение) Граничные условия Неправильное определение выходной системы координат для SPC, MPC и RIGID элементов может «испортить» модель Чрезмерное закрепление модели может привести к большему влиянию сдвиговых напряжений через коэффициент Пуассона. Эти напряжения могут сильно исказить действительное поле напряжений Закрепление (или сила) в одном узле приводит к сингулярности в поле напряжения. Результаты расчета напряжений в этой точке вероятно будут ошибочными.

74 NAS101, Page 5-74 Практика моделирования (продолжение) Граничные условия Существует специальная техника под названием «инерционная разгрузка» (Inertia Relief) для выполнения квази-статического анализа незакрепленной (свободной) конструкции под действием однородного (нулевого или постоянного) ускорения. Аэродинамическая нагрузка Инерционные нагрузки

75 NAS101, Page 5-75 MPC - граничные условия для группы узлов Rigid (жесткие) элементы

76 NAS101, Page 5-76 q Граничные условия для группы узлов (MPC) задаются пользователем в виде линейного уравнения, которое задает соотношения между перемещениями по степеням свободы. MPC полезно использовать для: Определения относительного смещения двух и более узловых точек по заданным степеням свободы Соединения различных типов элементов; например, соединения элементов, которые имеют вращательные степени свободы с элементами, которые имеют только поступательные степени свободы (оболочки с объемными элементами) Распределения нагрузки в нескольких точках конструкции Моделирования жестких связей между узлами Граничные условия для группы узлов

77 NAS101, Page 5-77 Граничные условия для группы узлов (продолжение) Предположим, узлы 145 и 146 должны двигаться вместе в направлениях x и y (могут быть чем-либо соединены) *Ux *Ux -1.0*Ux *Ux 146 = *Uy *Uy -1.0*Uy *Uy 146 = 0.0 Общая форма записи a i *U i Общая форма записи a i *U i = 0.0 где a = коэффициент, u = степень свободы

78 NAS101, Page 5-78 Граничные условия для группы узлов (продолжение) $ SID GRID DOF A1 GRID DOF A2 MPC MPC Bulk Data Case Control SUBCASE 1 SUBTITLE=edge MPC = 1 SPC = 2 LOAD = 2 ……. Полагается, что первый компонент, определяемый в этом уравнении, является зависимой координатой и помещается в вектор U m. Этот компонент не может принадлежать никакому другому подвектору U g.

79 NAS101, Page 5-79 Граничные условия для группы узлов – пример Переделаем файл section5_4. bdf Используем MPC для того, чтобы избавиться от сингулярности (ранее мы использовали SPC) 0.25

80 NAS101, Page 5-80 MSC/NASTRAN содержит несколько наиболее часто используемых MPC-соотношений в форме различных элементов R-типа. Во избежание ошибок, настоятельно рекомендуется пользователям, плохо владеющим техникой записи MPC- соотношений, применять жесткие элементы (элементы R-типа) там, где это возможно. В отличии от MPC, элементы R-типа не выбираются в секции CASE CONTROL. Они описываются только в секции BULK DATA следующими записями: Граничные условия в виде жестких элементов (R-тип)

81 NAS101, Page 5-81 Жесткие (Rigid) элементы RBAR - Жесткий балочный элемент с шестью степенями свободы на каждом конце RBE2 - Жесткое тело связанное с произвольным числом узлов RBE3 - Определяет граничное уравнение, в котором движение "ссылочного" узла является средневзвешенным значением движения других узлов

82 NAS101, Page 5-82 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) RSPLINE Определяет граничное уравнение коэффициенты которого определяются перемещениями и углами наклона гибкой трубчатой балки RSSCONИспользуется для соединения Plate элементов с Solid элементами В разделе 2.10 MSC/NASTRAN Application Manual приведены 10 примеров использования элементов R-типа и два примера использования MPC.

83 NAS101, Page 5-83 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Пример использования элемента RBAR MPC в section5_4. bdf могут быть заменены RBAR элементом Внутренне создается MPC-уравнение

84 NAS101, Page 5-84 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Пример использования элемента RBAR RBAR является более предпочтительным чем использование элемента BEAM с искусственно завышенной жесткостью, так как у него отсутствуют побочные жесткостные эффекты $ RBAR Creation $ $ ID GRID1 GRID2 DOF1 DOF2 RBAR

85 NAS101, Page 5-85 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Пример использования элемента RBE2 MPC в section5_4. bdf могут быть заменены элементом RBE2 Внутренне создается MPC-уравнение Действует подобно жесткому «пауку»

86 NAS101, Page 5-86 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Пример использования элемента RBE2 Степени свободы центра «паука» являются независимыми степенями свободы Другие степени свободы являются зависимыми и не должны иметь перекрестных связей

87 NAS101, Page 5-87 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) q Пример использования элемента RBE2 RBE2 метод SPC метод

88 NAS101, Page 5-88 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Примеры использования элемента RBE2 ä Соединения при упрощении моделей Блок двигателя Параболическая антенна ä Соединение областей с различной сеткой Более точная модель, например, фланца с грубой моделью вала

89 NAS101, Page 5-89 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Пример использования элемента RBE3 MPC в section5_4. bdf могут быть заменены RBE3 элементами Математически очень сложно – одна зависимая степень двигается как усредненная от нескольких независимых Действует подобно гибкому «пауку»

90 NAS101, Page 5-90 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Пример использования элемента RBE3 Степени свободы центра «паука» являются зависимыми степенями свободы Другие степени свободы являются независимыми и могут иметь перекрестную связь

91 NAS101, Page 5-91 Жесткие (Rigid) элементы (продолжение) Примеры использования элемента RBE3 Соединения при упрощении моделей Параболическая антенна Соединение областей с различной сеткой Фюзеляж из балок и пластин – гибкая овализация фюзеляжа Присоединение полезной нагрузки Распределяет полезную нагрузку по требуемым узлам ее присоединения

92 NAS101, Page 5-92 Жесткие элементы (пример) Используйте файл section5_4. bdf Попробуйте модифицировать его с использованием: RBAR RBE2 RBE3 Сравните распределение перемещений

93 NAS101, Page 5-93 Жесткие элементы RSSCON Соединение Solid элемента с Plate Внутренне пишется MPC

94 NAS101, Page 5-94 Жесткие элементы (продолжение) RSSCON – метод элементов

95 NAS101, Page 5-95 Жесткие элементы (продолжение) RSSCON – метод узлов RSSCON,110,GRID,46,101,102,47,108,

96 NAS101, Page 5-96 Жесткие элементы (продолжение) Используйте файл section5_3. bdf Попробуйте модифицировать его с использованием: RSSCON – узловой метод RSSCON – метод элементов Сравните распределение перемещений

97 NAS101, Page 5-97 Общая информация о модели

98 NAS101, Page 5-98 ELSUM q Команда ELSUM секции Case Control выводит обобщенную информацию о запрошенных элементах q Распечатка включает в себя Номера элементов Номер материала Длину или толщину Площадь Объем Конструкционную массу Не конструкционную массу Общую массу Общий вес

99 NAS101, Page 5-99 ELSUM q Формат: ELSUM = I Где I – Номер набора или ALL q Ограничения: q Массовые данные выводятся только для элементов CBAR, CBEAM, CBEND, CHEXA, CONROD, CPENTA, CQUAD4, CQUAD8, CQUADR, CROD, CSHEAR, CTETRA, CTRIAR, CTRIA3, CTRIAX6, CTUBE

100 NAS101, Page MAX/MIN для перемещений и сил реакций qВ решении SOL 101 существует опция для вывода MAX/MIN значений перемещений и сил реакций для каждого варианта (SUBCASE) q Если запрос сделан, то распечатка добавляется к стандартному выводу результатов Формат: Пример:

101 NAS101, Page MAX/MIN для перемещений и сил реакций $ file maxmin.dat sol 101 cend title = cantilever beam model subtitle = OLOAD OUTPUT spc = 1 disp=all maxmin(vmag=2,disp,spcf)=all subcase 1 label = pload1 load = 1 subcase 2 label = load in x, y, and z load = 2 begin bulk pload1,1,1,fy,fr,0.,1.,1.,1. =,=,*(1),== =(6) force,2,9,,1.,1.,1.,1. PARAM GRDPNT 0 PARAM POST -1 $ cord2r,1,,0.,0.,0.,0.,1.,0.,1.,0.,1. GRID GRID GRID GRID GRID GRID GRID GRID GRID $ CBEAM CBEAM CBEAM CBEAM CBEAM CBEAM CBEAM CBEAM $ SPC $ PBEAML 1 1 BAR $ MAT $ ENDDATA Узел 9 использует CORD2R 1 для вывода результатов

102 NAS101, Page MAX/MIN для перемещений и сил реакций 0 *** T1 *** D I S P L A C E M E N T M A X / M I N V A L U E S U M M A R Y RESULTS FOR SUBCASE 1 MAXMIN OPTIONS: SET=ALL, CID=BASIC, VMAG=2, VMAG=2, COMP=T1 POINT ID. TYPE CID ***TMAG*** T2 T3 R1 R2 R3 1 G BASIC E E E E E E+00 2 G BASIC E E E E E E+00 8 G BASIC E E E E E E+00 9 G BASIC E E E E E E+00 9 G E E E E E E+00 1 CANTILEVER BEAM MODEL FEBRUARY 13, 2001 MSC.NASTRAN 1/17/01 PAGE 12 OLOAD OUTPUT 0 0 *** R1 *** D I S P L A C E M E N T M A X / M I N V A L U E S U M M A R Y RESULTS FOR SUBCASE 1 MAXMIN OPTIONS: SET=ALL, CID=BASIC, VMAG=2, VMAG=2, COMP=R1 POINT ID. TYPE CID T1 T2 T3 ***RMAG*** R2 R3 1 G BASIC E E E E E E+00 2 G BASIC E E E E E E+00 8 G BASIC E E E E E E+00 9 G BASIC E E E E E E+00 9 G E E E E E E+00 Суммарный вектор для узла 9 Перемещения для узла 9 в системе координат 1 Максимум по перемещениям Максимум по углам поворота

103 NAS101, Page Проверка геометрии элементов q Препроцессоры могут генерировать сетку с плохой геометрией элементов (соотношение сторон, наклон, выход из плоскости и т.п.) q Ранее печаталось отдельное сообщение для каждого элемента, который не удовлетворял рекомендациям MSC.Nastran (это часто приводило к большому количеству сообщений, которые большинство пользователей игнорировало) q Сейчас существует опция, позволяющая управлять этими сообщениями (т.е. можно их проигнорировать, запретив печать, но делать это НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ) q Управление происходит с помощью команды GEOMCHECK секции Executive Control

104 NAS101, Page Симметрия конструкции Свойства симметрии часто могут использоваться в процессе моделирования для уменьшения ресурсов, требуемых для расчета.

105 NAS101, Page Симметрия конструкции (продолжение) Следующий пример демонстрирует использование симметрии при моделировании и расчете рамы. Полная модель

106 NAS101, Page Симметрия конструкции (продолжение) Симметричная модель SUBCASE 1

107 NAS101, Page Симметрия конструкции (продолжение) Антисимметрия SUBCASE 2

108 NAS101, Page Симметрия конструкции (продолжение) Входной файл MSC/NASTRAN ID SYM,EX TIME 5 SOL 101 CEND $ TITLE =Пример использования условий симметрии/Антисимметрии DISP = ALL $ SUBCASE 1 LABEL = Симметричные ограничения SPC = 1 LOAD = 1 $ SUBCASE 2 LABEL = Антисимметричные ограничения SPC = 2 LOAD = 1 $ SUBCOM 3 LABEL = Левая сторона модели SUBSEQ 1.0, 1.0 $ SUBCOM 4 LABEL = Правая сторона модели SUBSEQ 1.0, -1.0 $ BEGIN BULK $ GRID GRID GRID $ CBAR CBAR PBAR $

109 NAS101, Page Симметрия конструкции (продолжение) Входной файл MSC/NASTRAN (продолжение) MAT1 1 3.E $ FORCE $ SPC SPC $ ENDDATA

110 NAS101, Page Симметрия конструкции (продолжение) SUBCOM 3 рассчитывает перемещения левой части модели. SUBCASE 1 + SUBCASE 2 = SUBCOM 3

111 NAS101, Page qSUBCOM 4 рассчитывает перемещения правой части модели. Симметрия конструкции (продолжение) SUBCASE 1 - SUBCASE 2 = SUBCOM 4

112 NAS101, Page SUBCOM 3 и SUBCOM 4 представляют полную модель. Симметрия конструкции (продолжение)