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Optistruct中的CBAR和CBEAM单元及在Hypermesh中的创建方法

2019年04月03日 CAE 阅读 5,786 views 次

在Optistruct求解器中不变属性的简单梁(对称恒定截面),可使用CBAR或CBEAM单元。在CBAR单元中,单元的原点坐标系中心是横截面的剪切中心(剪切中心与中性轴重合),中性轴与剪切中心的任何偏移均不考虑。因此,CBAR单元一般不用于扭曲梁,比如开口截面的情况。因为CBAR单元的横截面不变。换句话说,当创建开口或非对称截面梁时,需特别注意单元类型的选取。

由于CBAR和CBEAM均考虑横截面的属性, 单元及其横截面的法向因而很重要(因为其自动定义预定义应力还原点的位置)。 下图所示为CBAR单元的坐标系统。 单元局部坐标系X-方向由其第一个点(A)及第二个点(B)确定,其总法向也就是单元的局部XY平面(平面1),由方向v和局部的x轴定义。但方向v的定义需遵从局部坐标系。

下图所示为CBEAM单元的坐标系统。

在Hypermesh中创建CBAR单元和CBEAM单元的方法和创建CROD单元的方法类似,详细过程可参考文章《在Hypermesh中创建CROD单元的方法》

可通过菜单 Mesh > Create > 1D Elements > Bars,或在1D面板中选择Bars命令来手动创建,在bar2面板的elem types中选择CBAR或CBEAM即可。

也可通过line mesh面板进行创建,在element config中选择bar2即可。至于bar2所代表的单元类型是CBAR还是CBEAM可在Hypermesh的默认单元类型中进行更改,详细更改方法可参考文章《Hypermesh更改单元类别中默认的单元类型》

在上面第一个创建面板中有pins a和pins b选项,两个面板中均有offset a和offset b选项,下面介绍这两个选项的含义。

“pin”指的是1D单元的平动与转动(自由度)。也就是说,如果1D单元需要传递所有的平动与转动,“pins a” 和“pins b”必须设为0。如果某固定的自由度必须要“消除”,则相应的a点或b点(甚至二者)相应的pin需被设定。例如,对于沿X轴方向的转动(dof 4),当设定pins b=4时,从b点到其接触单元的不能平动,但1D单元可沿其X轴转动,但此转动不能传递到B点相邻的单元上。

因为Bar单元是用1维单元来表征3维物体,offset a和offset b的数值代表现实中从bar单元的边缘到中性轴的距离。例如,如果bar是圆柱形状,a点和b点将决定bar的边缘与其他单元在哪里连接。偏移量会确定bar的中性轴相对于连接点的位置。

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