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1、patran入门实例13patran入门实例13与空间相关的物理特性 课程 13. 与空间相关 的物理特性 目的: , 把表示物理特性的变量写成空间坐标的函数。 136 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 模型描述: 在本练习中，将生成中间带圆孔的圆板的一部分。由于模型的对称性，只建立45?的一小块板。还将生成关于空间变量的材料特性和物理特性。 表13-1 分析代码: MSC/NASTRAN 有限元网格 单元类型: 四边形单元Quad4 总体边长: 0.5英寸 材料常数描述: 钢(Steel) 铝(Aluminum) 弹性模量,E(psi): 30E6 10E6 泊松

2、比，: 0.30 0.20 24密度,(lb-sec/in): 0.0007324 0.0002588 137 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 建议的练习步骤: , 产生新的数据库，并命名为Circular_Plate.db。 , 把Tolerance设为Default, Analysis Code设为MSC/NASTRAN。 , 按图13-1, 生成一块圆板的45?几何体。 , 参照表13-1，生成有限元网格。 , 生成一个圆柱坐标系，原点位于,0,0,0,。R轴、T轴、Z轴分别与总体坐标系的X轴、Y轴、Z轴一致。 , 在圆柱坐标系下，定义一个空间变量表达式，并

3、命名为Thickness_spatial。它表达模型的厚度变化，通过绘制XY图来校验。 , 用表13-1的数据，生成各向同性的钢和铝的材料特性。 , 检查每种材料类型的刚度矩阵C。 ijkl, 用材料类型与单元厚度生成模型的单元特性。并把单元特性定义分别命名为Prop_1和Prop_2。 , 通过显示厚度比例图，来校验单元厚度的空间变量是否与模型相一致。 练习过程: 1. 产生新的数据库，并命名为Circular_Plate.db。 File/New Database New Database Name Circular_Plate.db OK 2. 在New Model Preference

4、s 框中，把Tolerance设为Default, 设为MSC/NASTRAN, Analysis Type分析类型设为Analysis CodeStructural。 138 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 New Model Preference Tolerance Default Analysis Code: MSC/NASTRAN Analysis Type: Structural OK 3. 按图13-1, 生成一块圆板的45?几何体。 通过生成两个相邻的、位于总体XY平面内的平面来生成45度的圆板片。两个表面沿着材料边界相交。参考图13-1中的尺寸。

5、完成模型后，模型如下图所示: 4. 参照表13-1，生成有限元网格。 Finite Elements Action: Create Object: Mesh 139 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 Type: Surface Global Edge Length: 0.5 Element Topology: Quad 4 Surface List : Surface 1，2 Apply 网格模型如下图所示: 5( 生成一个圆柱坐标系，原点位于,0,0,0,。R轴、T轴、Z轴分别与总体坐标系的X轴、Y轴、Z轴一致。 Geometry Action: Create O

6、bject: Coord Method: 3Point Type: Cylindrical 140 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 Origin: 0, 0, 0 Point on Axis 3: 0, 0, 1 Point on the Plane 1-3: 1, 0, 0 Apply 6( 在圆柱坐标系下，定义一个空间变量表达式，并命名为Thickness_spatial。它表示模型的厚度变化，并通过绘制XY图来校验。 在MSC/PATRAN中，物理特性的空间变量用空间表达式来表示。在此练习中，平板厚度是关于极径的函数，将通过产生一个表格式的空间数值表达式来描

7、述这个函数。 Fields Action: Create Object: Spatial Method: Tabular Input Field Name: thickness_spatial Coordinate System: Coord 1 Active Independent Variable: R Input Data. 键入下列三组点。 R=1.0, Value=0.20; R=3.0, Value=0.10; R=4.0, Value=0.10; 单击想编辑的单元，光标将出现在Input Scalar 数据框中。输入数据，按Return键，表格如下。 141 PATRAN 301

8、 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 OK Apply 此时，可用MSC/PATRAN XY图的特性来校验所产生的表达式。 Action: Show Select Field to Show: thickness_spatial Specify Range. Use Existing Points OK Apply 图形如下所示。以后，将会学到如何改变图的标题、颜色、线型、记号和其它的属性。 142 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 取消图形显示，并单击Unpost Current XY Window 钮来关闭XY Plot窗口。 XY Plot Action:

9、 Delete Object: XY Window Existing XY Windows: XY Result Window Apply 当问是否的确要删除XY窗口时，回答Yes。 7. 用表13-1的数据，生成各向同性的钢和铝的材料特性。 Materials Action: Create Object: Isotropic Method: Manual Input Material Name: steel 143 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 Input Data. Elastic Modulus: 30E6 Poissions Ratio: 0.3 Den

10、sity: 0.0007324 Apply Cancel 对材料Aluminum重复如上操作。 8. 检查每种材料类型的刚度矩阵C。 ijkl校验所键入的材料常数，从Materials框的Action操作菜单中选择Show。 Action: Show Material Name: steel show Properties. show Material Stiffness. 为观察矩阵中任一单元格的内容，可单击这个单元格。如，单击左上角的单元格。 9. 用材料类型与单元厚度生成模型的单元特性。并把单元特性定义分别命名为Prop_1和Prop_2。 Properties Action: Crea

11、te Dimension: 2D Shell Type: Property Set Name: Prop_1 Input Properties. Material Name: m:steel 144 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 Thickness: f:thickness_spatial OK Select Application Region: Surface 1 Add Apply 用同样的过程指定表面2(Surface 2)的材料为aluminum。 10. 通过显示厚度比例图，来校验单元厚度的空间变量是否与模型相一致。 最后一步，将用指定平板单元的厚度

12、来生成一个单元填充图。 Show Action:Existing Properties: Thickness Display Method: Scalar plot Group Filter: Scalar plot Apply 根据真实的特性范围，重设跨度范围。 Display/Ranges. Fit Results Calculate Apply Cancel 视图如下所示: 145 PATRAN 301 练习手册R7.5 与空间相关的物理特性 通过单击主窗口中如下的扫帚图标来重新恢复窗口设置。 最后退出MSC/PATRAN。 File/Quit 146 PATRAN 301 练习手册R7.5