北航宇航学院飞设实验报告

北航宇航学院飞设实验 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 飞行器 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 工程实验报告 ——圆柱壳体结构有限元分析 ZY1315228 张晶 1.圆柱加筋壳体结构有限元分析介绍 圆柱加筋壳结构如图1所示，一端固定，表面有分布载荷。结构、材料特性、约束与载荷的具体形式将在后面给出。试用MSC.Patran/Nastran建立圆柱加筋壳的有限元模型并计算它的位移与应力。 图 1 圆柱加筋壳结构 2.模型描述 2.1 结构 1)壳 ,2Lm,6Rmm,，，,3100.50.53圆柱壳半径为，长为。它由两部分组成，，， 一部分是复合材料结构，从固定端到中部，长3m，厚6.2mm;另一部分是金属 材料结构，从中部到自由端，长3m，厚2mm。 2)加筋梁 有纵向加筋与环向加筋，沿壳分布如图2所示，均为金属材料。 图 2 圆柱壳上加筋梁分布 纵向加筋共八条沿周向对称分布如图3所示，截面形状为L型，具体尺寸与指向如图4所示。 图 3 周向对称分别L型梁 R=0.53m 图 4 L型梁截面尺寸 w=h=10mm t=3mm 环向加筋共3条，分别位于壳的两端与中部，截面形状为矩形，具体尺寸如图5所示。 图 5 矩形梁截面尺寸 w=h=10mm 2.2 材料 1)金属材料 2,,0.33即copper，，。 EeNm,，1.011/，， 2)复合材料 22面板(facesheet):，，EeNm,，1.011/EeNm,，1.010/，，，，1122 2，。 GeNm,，1.510/,,0.1，，1212 222芯(core):，，，ENm,100/ENm,100/GNm,50/，，，，，，221211 22GeNm,，1.06/，GeNm,，1.06/，,,0.3。 ，，，，231213 层合板:由面板和芯组成，具体铺层形式和方向如图6所示。其中每层面板厚0.3mm，芯厚5mm。 45º -45º 0ºcorefacesheet -45º 45º 图 6 复合材料铺层 2.3 约束与载荷 圆柱壳一端固定，如图7所示。 图 7 固定端 2壳的内表面有分布载荷PyNm,200/(Y轴如图3所示)。 ，， 3.建模过程 3.1几何模型的建立 1.建立新的数据库，输入全局参数，最大尺寸为6米 File/new New database name: sylindrical shell structure Ok , Based on model Approximate maximun model Dimesion: 6.0 Analysis code: MSC.Nastran Analysis type: structure Ok 2.建立名为”shell”的一个新组 Group/create New group name: shell , Make current Apply Cancle 3.绘制一半径为0.5m的圆，并通过面拉伸命令形成壳体 , Geometry Action creat Object curve Method 2D Circle Circle radius 0.5 Construction plane list coord 0.3 Center point list [0 0 0] Apply Action create Object surface Method extrude Tanslation vector <0 0 3> Curve list curve 1 Apply 4.复制刚刚生成的圆柱壳体 Action tranform Object surface Method translate Surface list surface 1 Direction vector <0 0 1> Vector magnitude 3 Repeat count 1 Apply 5.建立一个新的组取名为”circular_beam” Group/create New group name: circular beams , Make current Apply Cancle 6.通过复制生成另外两个圆形梁曲线 Action tranform Object circle Method translate Curve list curve 1 Direction vector <0 0 1> Vector magnitude 3 Repeat count 2 Apply 7.纵向筋的绘制，建立一个名为” longitudinal beams”的新组 Group/create New group name: longitudinal beams , Make current Apply Cancle 8.沿长度方向创建一条直线 Action creat Object curve Method point Starding point point 1 Ending point point 3 Apply 9.通过旋转的方法创建8条直线，旋转角度为45? Action transform Object curve Method rotate Rotation angle 45 Repeat count 7 Curve list curve 4 Apply 图 错误～文档中没有指定样式的文字。-8几何模型建立完成 1.1 显示组”shell”，并设置为当前组 Group/post Select group to post: shell Apply Cancle 3.2有限元网格划分 1.将组”shell”设置为当前组 Group/post Select group to post: shell Apply Cancle 2.生成”mesh seed” , Elements Action create Object mesh seed Type uniform Number of elements: Number= 32 Curve list curve 1 Apply Number of elements: Number= 30 Curve list surface 1.1 2.1 Apply 3. 选择”isomesh”，生成四边形单元 Action creat Object mesh Type surface Elem shape quad Mesher IsoMesh Topology Quad4 Surface list surface 1 2 Apply 4.显示组“longitudinal beams” 并且设置为当前组 Group/post Select group to post: longitudinal beams Apply Cancle 5.用curve的方式划分longitudinal beams的网格 Action creat Object mesh Type curve Topology bar2 curve list curve 4:11 Apply 6.显示组“cicular beams” 并设置为当前组 Group/post Select group to post: circular beams Apply Cancle 7.用curve的方式划分circular beams的网格 Action creat Object mesh Type curve Topology bar2 curve list curve 1:3 Apply 8.节点等效 在面的边上重复创建了节点，因此需要将节点等效 Action: equivalence Object: all Type: tolerance cube Equivalence tolerance: 0.004 Apply 图3-2 有限元网格划分完成 3.3 材料属性添加 3.3.1 复合材料的添加 1.facesheet和core材料添加 , Material Action: create Object: 2d orthotropic Method: manual input Material name: facesheet Input properties Constitutive model: linear elastic Elastic modulus 11: 1e11 Elastic modulus 22: 1e10 Poisson ratio 12: 0.1 Shear modulus 12: 1.5e10 Apply Material name: core Input properties Constitutive model=: inear elastic Elastic modulus 11=: 100 Elastic modulus 22=: 100 Poisson ratio 12: 0.3 Shear modulus 12: 50 Shear modulus 23: 1e6 Shear modulus 13: 1e6 Apply 图3-3 core材料属性 图3-4 facesheet材料属性 2.复合材料属性添加，用core和facesheet材料铺成复合材料 Action: create Object: composite Method: laminate Material name: compsite_layers Laminated composite Input date Material name thichness orientation 1 facesheet 3e-4 45 2 facesheet 3e-4 -45 3 core 5e-3 0 4 facesheet 3e-4 -45 5 facesheet 3e-4 45 图3-5 复合材料建立完成 3.铜的材料属性添加 Action: create Object: isotropic Method: manual input Material name: copper Input properties Elastic modulus= 1e11 Poission ratiao= 0.33 Ok Apply 4.创建单元属性并将单元属性赋给壳单元 Group/post Select group to post: shell Apply Cancle , Properties Action: create Object: 2D Type: shell Property set name: composite shell Options: lanminlate Input properties Material name: m:composite_layers Ok Select members: ele 1:960 Ok Apply Action: create Object: 2D Type: shell Property set name: copper shell Options: homogenous Input properties Material name: m:copper Thickness: 2E-3 Ok Select members: ele 961:1920 Ok Apply 5.建立本地坐标圆柱系 在壳的地步中心点建立一个本地圆柱坐标系，编号1，用于定义纵向L型 梁的指向。 , Geometry Action create Object coord Method 3point Coord ID list 1 Type cylindrical Refer. Coordinate frame coord 1 Origin [0 0 0] Point on axis 3 [0 0 1] Point on plan1-3 [1 0 0] Apply 6.创建L型的单元属性并将其赋给L型梁单元 Action: create Object: 1D Type: beam Property set name copper_beam Material name: m:copper Input properties Beam library Action create Object standard shape Method nastran standard New section name L L W= 10e-3 H= 10e-3 t1= 3e-3 t2= 3e-3 Ok Section name L Material name m:copper Bar orientation <-1 0 0>coord 1 Ok Select application region: ele 1921:2400 Ok Apply Action: create Object: 1D Type: beam Property set name: L-beam Material name: m:copper Input properties Beam library Action create Object standard shape Method nastran standard New section name rectangle W= 10e-3 H= 10e-3 Ok Section name rectangle Material name m:copper Bar orientation <-1 0 0>coord 1 Ok Select application region: ele 2401:2496 Ok Apply 3.4 固定边界条件建立 , Loads/BCs Action: create Object: displacement Method: nodal New set name: fixed_node Input data Translation <0,0,0> Rotations < , , > Analysis coordinate frame: coord 0 Ok Selet applicaytion region… , FEM Application region: node 1:29:4 Add Ok Apply 图3-6固定边界加载完成 3.5 建立壳内表面压力场 1.创建一个变化的标量场 , Field Action: create Object: spatial Method: pcl function Field name: linear_load Field type: scalar Coordinate system type: Real Coordinate system: coord 0 Scalar function: 200*abs(„Y) Apply Create the pressure load that will reference the field function. , Loads/BCs Action: create Object: pressure Method: element uniform New set name: surface_load Target element type: 2D Input data Loads/BCs set scale factor 1 Pressure: Bot surf pressure f:linear_load Analysis coordinate frame: coord 0 Ok Selet applicaytion region… , FEM Application region: ele 1:1920 Add Ok Apply 图3-7 内表面加变化的压力载荷 2.压力载荷和边界条件组装到名为“shell_loads”的工况里面。 , Load cases Action: create Load case name: shell_load Type static Assign/prioritize load/BCs: Disp_fixed_node Press_shell_load Ok Apply 3.6 将建好的模型提交给Nastran分析 , Analysi Action: analyze Object: entire modle Method: full run Job name: cylindrical_shell Solution type: linear static Subcase select Available load cases: shell_load Ok Apply 3.7 读取并查看分析结果 , Analysis Action: access results Object: attach XDB Method: result entities Available jobs: cylindrical_shell Select results file… Select results file: cylindrical_shell.XDB , Results Action: create Object: quick plot Select results cases: cylindracal_shell Select fringe result: stress tensor Quanlity: magnitude Select deformation result: displacements translational Apply 4.结果分析 各部位各层应力—变形图如下 图4-1 z1层 图4-2 z2层 图4-3 复合材料第1层 图4-4 复合材料第2层 图4-5 复合材料第3层 图4-6 复合材料第4层 图4-7 复合材料第5层