Patran Nastran彈簧單元(CELAS2)

2021-02-20 玩轉Patran和Nastran
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彈簧單元（CELAS2）連接兩個節點，每個節點有一個自由度。其特性與簡單拉伸/壓縮或轉動的彈簧一樣，能夠承載力或者力矩載荷。力引起平動位移，力矩引起轉動位移。

CELAS2單元定義了一個彈簧，並且在單元卡片中直接包含了表示彈簧屬性的參數，格式如下：


EID：唯一的單元標識號，大於0的整數

K：標量彈簧的剛度係數，實數

G1,G2：幾何節點或者標量點的標識號

C1,C2：分量號（整數0，1，……，6；如果為標量點，則為0或空格）

GE：阻尼係數

S：應力係數

在任何一對字域（Gi,Ci）中輸入0或者空格都表示彈簧接地，接地點就是位移被限制為0的點。此外，G1,G2不能是同一個節點（相同的ID號），但可以是結構中同一位置的不同節點。因此彈簧單元不需要擁有與梁、平板和實體具有同樣意義的物理幾何，這也是他們被稱為零維的原因。

例子：考慮簡單的受壓彈簧，一端固定，另外一端施加一個10N的軸向載荷，彈簧的軸向剛度為100N/m，計算彈簧自由端的位移

使用到的卡片如下

節點1是接地點，約束6個自由度。由於連接節點的單元只用到x方向的平動自由度，2號節點約束第2~6自由度。特別說明，如果對某個節點的某個自由度不進行處理，則在靜態分析中會導致剛體位移、結構奇異的錯誤。在SOL 101求解時，PARAM,AUTOSPC卡片的作用就是自動約束這些沒有約束的自由度。

阻尼GE與靜態分析無關，因此該字域不用輸入。S代表應力係數，是一個可選的輸入量，如果輸入了S的值，則nastran將用S乘以載荷得到施加在彈簧上的應力。

節點2的位移是0.1m

單元上施加的外載荷是-10N，明明是沿x軸正方向，這裡為什麼是負的呢

Nastran彈簧單元力為：k*（DG1-DG2）=100*(-0.1)=-10N, DG1和DG2分別是G1和G2的位移。如果調換CELAS2卡片中G1和G2的順序，彈簧單元力的符號也會隨之改變，彈簧單元的力取決於節點的排列順序。在使用這類單元時，一定要注意符號問題。

本文完

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