NASTRAN輸出剛度矩陣的方法

    在特殊情況下有可能需要結構的剛度矩陣,簡單的可以通過編程或者手算得到,但對于較為復雜的結構,這樣做顯然不劃算。NASTRAN提供了輸出單元剛度矩陣的方法,下面就輸出方法做簡單介紹。

    1.輸出剛度矩陣的設置

     首先你需要建立有限元模型,并設置自由-自由模態分析工況。你可以通過卡片PARAM\UNSUPPORTED_PARAMS設置輸出剛度矩陣,也可以通過在輸出的bdf文件中添加指定代碼PARAM,EXTOUT,DMIGPCH,將剛度矩陣輸出到pch文件中,pch文件中的輸出效果見圖1.

NASTRAN輸出剛度矩陣的方法的圖1

QQ圖片20180630144920.png

                                           圖1 輸出的剛度矩陣

    2.剛度矩陣解釋   

    圖1出自某個不具名字的大神,解釋的很清楚。小翼在這里簡單描述下我的理解。首先第一行是剛度矩陣的介紹,詳細的含義可以參見nastran的幫助文檔。對小翼有用的僅僅是矩陣總列數,132這個數字說明該結構共有132/6=22個節點,剛度矩陣是132行X132列。每個節點6個自由度,把總剛度矩陣想象成22*22個6X6的子矩陣,一個子矩陣代表一個節點,這樣容易理解數值怎么往總剛度矩陣里面填寫。

     從第二行開始是剛度矩陣的具體數值(黑色下劃線數值-剛度系數)和位置信息,紅色下劃線數字代表列節點編號Ci,綠色代表行節點編號Ri(i=1,2,...,22),由Ci和Ri即可確定剛度系數屬于哪一個子矩陣。藍色數字代表剛度系數在子矩陣中的列數cm,粉紅色下劃線代表黑色下劃線數值在子矩陣中的行數rm,(m=1,2,...,6)行數列數配合可以確定剛度系數在子矩陣中的位置。例如圖一中帶下劃線的剛度系數在22X22矩陣中的K11子矩陣中的k11位置。

    知道含義以后即可借助MATLAB或者其它軟件,讀取pch中的剛度矩陣,并編寫代碼完成剛度矩陣的輸出。圖2是小翼做的一個結構的總剛度矩陣的局部,經過與自己編寫的結構剛度矩陣輸出代碼計算的剛度矩陣對比,發現一致性較好,部分剛度系數誤差在3~4%左右,當然還是以NASTRAN的精度為準。

QQ圖片20180630151008.png

                                       圖2 某結構總剛度矩陣局部

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