Nastran带预应力的外部超单元方法

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Nastran带预应力的外部超单元方法

1 概述

   在标准的MSC Nastran超单元分析时，输出外部超单元矩阵时不能考虑预应力的影响。但是可以通过DMAP程序使得输出的外部超单元矩阵包含预应力。

2 实现方法

    对同一模型进行两次计算，第一次计算为常规的SOL103模态计算，但是通过DMAP程序输出微分刚度矩阵；第二次SOL103的外部超单元计算将第一次计算的微分刚度矩阵导入，并输出外部超单元矩阵。这里介绍通过op2文件存储微分刚度矩阵和导入并输出外部超单元矩阵的方法。

3 应用实例

    下面通过旋转离心力预载荷的例子，来介绍通过op2文件格式存储微分刚度矩阵，并最终输出带离心力作用的外部超单元矩阵的方法。

1)        第一次常规模态计算时输出微分刚度矩阵的alt程序如下：

$ kdd_write_v2013.alt

COMPILE SEKDR

ALTER'RETURN'(,-1) $ AT THE END

         MESSAGE //' ' $

         MESSAGE //' DMAP ALTER IS WRITINGDIFFERENTIAL AND '/

         'FOLLOWER FORCE STIFFNES MATRIX TO OUT2FILE' $

         MESSAGE //' ' $                  

         MATGEN EQEXINS/INTEXT/9/0/NOGSET $

         SMPYADINTEXT,KDGG,INTEXT,,/KDGGEXT/3////1////6 $

         MATMOD KDGGEXT,EQEXINS,,,,/MAT1,/16/0 $

         OUTPUT2 MAT1,,,,///45///'MATPOOL' $

2)        第二次计算导入微分刚度矩阵，并与原始矩阵合并的alt程序如下：

$ kdd_read_v2013.alt

COMPILE SEMG

ALTER 'IF (NOMGG>=0 '(,-1) $ AFTER THE STIFFNESS EXISTS

         MESSAGE //' ' $

         MESSAGE //' DMAP ALTER IS READINGDIFFERENTIAL AND FOLLOWER'/

         ' FORCE STIFFNES MATRIX FROM OUT2 FILE'$

         MESSAGE //' ' $         

         INPUTT2 /MATPOOL1,,,,//45 $

         MTRXIN,,MATPOOL1,EQEXINS,SILS,/KDGGEXT,,/LUSETS/S,N,NOKDD $

         MATPCH KDGGEXT $

IF(NOKDD=1)THEN$

         ADD KJJZ,KDGGEXT/NEWKJJZ $

         EQUIVX NEWKJJZ/KJJZ/-1 $

         $

         MESSAGE //' ' $

         MESSAGE //' STIFFNESS UPDATED BYMATRICES FROM OUT2 FILE' $

         MESSAGE //' ' $

ELSE $ NO MATRIXFOUND

         MESSAGE //' ' $

         MESSAGE //' DMAP FATAL MESSAGE - '/

         'DIFFERENTIAL STIFFNESS MATRIX NOTFOUND IN OUT2 FILE' $

         MESSAGE //' RUN TERMINATED BY DMAPALTER ' $

         EXIT $

ENDIF $

3)        第一次计算的主文件格式如下：

$rotor_101_103.bdf

assignoutput2='kdd.out2', unit=45, delete

SOL 103

INCLUDE'kdd_write_v2013.alt'

CEND

ECHO = NONE

$ Using Nastrandefault values for RESVEC

SUBCASE 1

   SUBTITLE=static_rpm3000

   SPC = 2

   LOAD = 2

   DISPLACEMENT(PLOT,SORT1,REAL)=ALL

   OLOAD(PLOT,SORT1,REAL)=ALL

   STRESS(PLOT,SORT1,REAL,VONMISES,BILIN)=ALL

$ Direct TextInput for this Subcase

SUBCASE 2

   SUBTITLE=mode_rpm3000

   METHOD = 1

   SPC = 2

   VECTOR(PLOT,SORT1,REAL)=ALL

   STATSUB = 1

$ Direct TextInput for this Subcase

BEGIN BULK

EIGRL    1                       30      0                       MASS

include'model_rotor.bdf'

$ Loads for LoadCase : static_rpm3000

SPCADD   2      3

LOAD     2     1.      1.       1

$ DisplacementConstraints of Load Set : basefixed

SPC1     3      123456  1100001 1100002

$ Loads for LoadCase : mode_rpm3000

$ AngularVelocity Loading of Load Set : static_rmp3000

RFORCE   1      0       0      50.     0.      0.     1.      1

ENDDATA

         上面bdf文件含有一个旋转力RFORCE。实际应用当中也可以是重力、热载荷等。模型分两个subcase，第一个subcase是计算预应力；第二个subcase计算标准模态，并输出微分刚度矩阵。

4)        第二次计算的主文件格式如下：

$ rotor_101_103.bdf

assignmaster='rotor_101_103.master' delete

assign dball='rotor_101_103.dball' delete

assignoutput2='rotor_dmigop4_103.op4' unit=31 delete form=formatted

assigninputt2='kdd.out2', unit=45

SOL 103

INCLUDE'kdd_read_v2013.alt'

CEND

ECHO = NONE

$ Using Nastrandefault values for RESVEC

$$$SUBCASE 1

$$$   SUBTITLE=static_rpm3000

$$$$   SPC = 2

$$$   LOAD = 2

$$$   DISPLACEMENT(PLOT,SORT1,REAL)=ALL

$$$   OLOAD(PLOT,SORT1,REAL)=ALL

$$$   STRESS(PLOT,SORT1,REAL,VONMISES,BILIN)=ALL

$ Direct TextInput for this Subcase

SUBCASE 2

   SUBTITLE=mode_rpm3000

   METHOD = 1

$   SPC = 2

   VECTOR(PLOT,SORT1,REAL)=ALL

$   STATSUB = 1

$ Direct TextInput for this Subcase

BEGIN BULK

param,extout,matrixop4

param,extunit,31

ASET1,123456,1100001,1100002

SPOINT,1200001,THRU,1200030

QSET1,0,1200001,THRU,1200030

EIGRL    1                       30      0                       MASS

include'model_rotor.bdf'

$ Loads for LoadCase : static_rpm3000

SPCADD   2      3

LOAD     2     1.      1.       1

$ DisplacementConstraints of Load Set : basefixed

SPC1     3      123456  1100001 1100002

$ Loads for LoadCase : mode_rpm3000

$ AngularVelocity Loading of Load Set : static_rmp3000

RFORCE   1      0       0      50.     0.      0.     1.      1

ENDDATA

         上面bdf文件assign第一次计算的master和dball文件，引用第一次计算的微分刚度矩阵文件kdd，注释掉了subcase1中的所有case control，并增加外部超单元的输出卡片。最终的带有微分刚度的外部超单元矩阵存于op4文件中，这是一个文本文件，可以阅读比较。

4 参考信息

适用版本：MSC Nastran2013