Расчет гофрированной мембраны на собственные частоты

[qeswer 4]

Всем доброго времени. Определяю собственные частоты для гофрированной мембраны. Моделирую с помощью Shell элементов и пяту с объемными элементами, кроме того пробовал и полностью с объемными. Результат получается, но моды получаются не физичными, можете посоветовать как можно устранить данную проблему. Также когда рассчитываю мембрану с пластиной, происходит внедрение тел в друг друга. хоть контакты и заданы. Как можно решить это?

[ДОБРЯК 603]

@статист нашел по вашей ссылке. Это зависит от типа КЭ.

Цитата

Dear Josh,
For you to know in the FEMAP & Simcenter NASTRAN suite from SIEMENS the CQUADR & CTRIAR elements are improved plate elements: for instance, CQUADR is a quadrilateral isoparametric plate element with no coupling of bending and membrane stiffness; the membrane stiffness formulation includes rotation about the normal to the plane of the element.

The CQUADR & CTRIAR take advantage of the normal rotational degrees of freedom (which have no stiffness associated with them in the standard plate elements) to provide improved membrane accuracy. The Simcenter NASTRAN software computes a rotational stiffness about the normal to the element at the vertices, which is used in the formulation of the element stiffness. Consequently, this degree-of-freedom must not be constrained unless it occurs at a prescribed boundary.

When compared to the regular CQUAD4 and CTRIA3 elements, the CQUADR and CTRIAR are much less sensitive to high aspect ratios and values of Poisson’s ratio near 0.5. For example, the CQUADR element provides better performance for modeling planar structures with in-plane loads than CQUAD4.

Best regards,
Blas.

Как я понял для элементов CQUADR & CTRIAR жесткость задавать не нужно.

Цитата

По сравнению с обычными элементами CQUAD4 и CTRIA3, CQUADR и CTRIAR гораздо менее чувствительны к высоким соотношениям сторон и значениям коэффициента Пуассона около 0,5. Например, элемент CQUADR обеспечивает лучшую производительность для моделирования плоских конструкций с плоскостными нагрузками, чем CQUAD4.

Вот для чего вводят эту степень свободы, а не для задания момента в плоскости...

[soklakov 1 475]

28 минут назад, статист сказал:

Лучше повторите это в ансисе и посмотрите

опять все за вас делать... ну вы даете.

[статист 609]

4 минуты назад, soklakov сказал:

опять все за вас делать... ну вы даете.

Ну Вам же интересно =)

36 минут назад, ДОБРЯК сказал:

Как я понял для элементов CQUADR & CTRIAR жесткость задавать не нужно.

Да, игнорится

 

Цитата

Specifies the stiffness to be added to the normal rotation for CQUAD4 and CTRIA3 elements. This is an alternate method to suppress the grid point singularities. The default AUTO setting will use a value of 100.0 except for modal solutions where a value of 1.0E+4 is used. The K6ROT setting may affect convergence in nonlinear and eigenvalue solutions if values other that AUTO are specified. This parameter is ignored for CQUADR and CTRIAR elements.

 

https://help.autodesk.com/view/NINCAD/2024/ENU/?guid=GUID-966EB9BB-DF20-4BBB-9F29-3D5FEEA9034B

 

Притом CQUAD4 и CQUADR различаются следующим образом:

 

Цитата

CQUAD4 has a linear strain variation and 5dof stiffness. There is no in-plane rotational (drilling) stiffness in the formulation. The in-plane rotations are typically constrained automatically by AUTOSPC

 

CQUADR has a linear strain variation and 6dof stiffness. An in-plane rotational stiffness is part of the formulation

https://community.sw.siemens.com/s/question/0D54O000061xmgCSAQ/cquad4-vs-cquad8-vs-cquadr

 

Интересно.

[ДОБРЯК 603]

Цитата

CQUADR has a linear strain variation and 6dof stiffness. An in-plane rotational stiffness is part of the formulation

Поэтому этот элемент используют для решения плоских задач. 

Интересно посмотреть по каким формулам вычисляются напряжения в этом элементе.

@статист как вы считаете нужно ли закреплять этот "угол поворота" при задании условий симметрии или косой симметрии?

Для решения этой задачи надо ли закреплять этот угол поворота.

[статист 609]

14 часов назад, ДОБРЯК сказал:

@статист как вы считаете нужно ли закреплять этот "угол поворота" при задании условий симметрии или косой симметрии?

Для решения этой задачи надо ли закреплять этот угол поворота.

Интересный вопрос. У меня такое ощущение, что не нужно, но это надо проверить.

Картинка из статьи, которую Вы скидывали?

[ДОБРЯК 603]

7 часов назад, статист сказал:

Интересный вопрос. У меня такое ощущение, что не нужно, но это надо проверить.

Картинка из статьи, которую Вы скидывали?

Тест из статьи. В статье этот "угол поворота" не закрепляется. Если бы это был угол поворота, то для условий симметрии его надо закреплять.

Куда исчезла команда которая доказывала, что это угол поворота? :=)

30.07.2023 в 17:59, статист сказал:

CQUAD4 has a linear strain variation and 5dof stiffness. There is no in-plane rotational (drilling) stiffness in the formulation. The in-plane rotations are typically constrained automatically by AUTOSPC

А вот для этих элементов вводится фиктивная жесткость. Вы именно про это говорили @soklakov у.

В локальной системе координат 2 угла поворота, а в глобальной 3. И чтобы не было автоматического закрепления при решении СЛАУ. И вводится фиктивная жесткость.

Еще раз дам ссылку на эту статью.

https://disk.yandex.com.am/i/GKL34BU_nRzVtQ

 

Изменено 1 августа 2023 пользователем ДОБРЯК

[Bonus 70]

Возможно что. Несмотря на то что 5 степеней свободы в узле, вводится шестая, но она не поддерживается функцией формы элемента, но в глобальную матрицу идет как жесткость (можно сравнить с уравнением связи). Таким образом приложенный момент будет передан и окажется на опорах. Но степень свободы это независимая величина, т.е. ее изменение не должно влиять на остальные степени иначе в ней смысла нет. Т.о. нам нужен такой тест где у нас крутится только узел, без поступательных перемещений, причем нормально к оболочке. Для этого можно сделать следующий тест, 4 элемента в плане (т.е. квадратная плоская оболочка у которой по каждой стороне по два элемента. Все узлы по границам закрепляем и крутим только центральный узел, причем вектор момента нормальный к пластине. Т.е. образом поступательных перемещений в узле не будет, а реакции разлетятся по внешним узлам.

Зам., если прикладывать в Mechanical в узел, то надо поставить жесткое поведение.

Давайте рассмотрим такой тест? Нужно получить обратный результат, то что мы получаем через функцию формы, а не реакции на внешних узлах, да они будут.

Изменено 1 августа 2023 пользователем Bonus

[Bonus 70]

Вот командный файл для классики.

Смотрим перемещения вращения по Y (нормально), смотрим реакции, а потом смотрим напряжения.

 

Цитата

:NEUTRAL
/COM, *** ANSYS GEOMETRY NEUTRAL FILE ***
/NOPR
FINISH
/PREP7
FINISH
/AUX15
MANF,ZERO
MANF,DEF
FINI
:CDWRITE      ! START OF CDWRITE DATA
/COM,ANSYS RELEASE 2021 R1           BUILD 21.1      UP20201109       12:21:10
/PREP7
/NOPR
/TITLE,                                                                        
ANTYPE, 0
*IF,_CDRDOFF,EQ,1,THEN     !if solid model was read in
_CDRDOFF=             !reset flag, numoffs already performed
*ELSE              !offset database for the following FE model
NUMOFF,NODE,        9
NUMOFF,ELEM,        4
NUMOFF,MAT ,        1
NUMOFF,SECN,        1
NUMOFF,TYPE,        1
*ENDIF
*SET,I       ,  1.000000000000    
*SET,MAXLAYER,  0.000000000000    
*SET,_BUTTON ,  0.000000000000    
*SET,_ET_TYPE,  1.000000000000    
*SET,_RETURN ,  0.000000000000    
*SET,_STATUS ,  0.000000000000    
*SET,_UIQR   ,  1.000000000000    
*DIM,_Z      ,ARRAY,      15,       1,       1,
*PREAD,_Z      ,        13
  4.000000000000      0.000000000000      0.000000000000      0.000000000000    
  0.000000000000      0.000000000000      0.000000000000      0.000000000000    
  0.000000000000      0.000000000000      1.000000000000      1.000000000000    
  1.000000000000    
END PREAD
*SET,_Z10    ,  0.000000000000    
*SET,_Z11    ,  1.000000000000    
*SET,_Z12    ,  0.000000000000    
*SET,_Z13    ,  0.000000000000    
*SET,_Z14    ,  0.000000000000    
*SET,_Z15    ,  0.000000000000    
*SET,_Z16    ,  0.000000000000    
*SET,_Z17    ,  0.000000000000    
*SET,_Z18    ,  0.000000000000    
*SET,_Z19    ,  0.000000000000    
*SET,_Z2     ,  0.000000000000    
*SET,_Z20    ,  0.000000000000    
*SET,_Z21    ,  0.000000000000    
*SET,_Z3     ,  0.000000000000    
*SET,_Z30    ,  0.000000000000    
*SET,_Z31    ,  0.000000000000    
*SET,_Z32    ,  0.000000000000    
*SET,_Z4     ,  0.000000000000    
*SET,_Z5     ,  0.000000000000    
*SET,_Z6     ,  0.000000000000    
*DIM,_ZBF    ,ARRAY,      20,       1,       1,
*SET,_ZBFN   ,  1.000000000000    
*SET,_ZBFO   ,  1.000000000000    
*DIM,_ZCBF   ,CHAR,      15,       1,       1,
*SET,_ZCBF   (       1,       1,       1),'DEFA    '
*SET,_ZCBF   (       2,       1,       1),'TEMP    '
*SET,_ZCBF   (       3,       1,       1),'FLUE    '
*SET,_ZCBF   (       4,       1,       1),'HGEN    '
*SET,_ZCBF   (       5,       1,       1),'JS      '
*SET,_ZCBF   (       6,       1,       1),'MVDI    '
*SET,_ZCBF   (       7,       1,       1),'CHRGD   '
*SET,_ZCBF   (       8,       1,       1),'VLTG    '
*SET,_ZCBF   (       9,       1,       1),'FORC    '
*SET,_ZCBF   (      10,       1,       1),'EF      '
*SET,_ZCBF   (      11,       1,       1),'H       '
*SET,_ZCBF   (      12,       1,       1),'PORT    '
*SET,_ZCBF   (      13,       1,       1),'PHASE   '
*SET,_ZCBF   (      14,       1,       1),'FVIN    '
*SET,_ZCBF   (      15,       1,       1),'LUMP    '
*DIM,_ZCREP  ,CHAR,       2,       1,       1,
*SET,_ZCREP  (       1,       1,       1),'!       '
*SET,_ZCREP  (       2,       1,       1),'/REP    '
*DIM,_ZCSF   ,CHAR,      34,       1,       1,
*SET,_ZCSF   (       2,       1,       1),'DEFA    '
*SET,_ZCSF   (       3,       1,       1),'PRES    '
*SET,_ZCSF   (       4,       1,       1),'NORM    '
*SET,_ZCSF   (       5,       1,       1),'TANX    '
*SET,_ZCSF   (       6,       1,       1),'TANY    '
*SET,_ZCSF   (       7,       1,       1),'CONV    '
*SET,_ZCSF   (       8,       1,       1),'HCOE    '
*SET,_ZCSF   (       9,       1,       1),'TBUL    '
*SET,_ZCSF   (      10,       1,       1),'HFLU    '
*SET,_ZCSF   (      11,       1,       1),'FSI     '
*SET,_ZCSF   (      12,       1,       1),'IMPD    '
*SET,_ZCSF   (      13,       1,       1),'MXWF    '
*SET,_ZCSF   (      14,       1,       1),'INF     '
*SET,_ZCSF   (      15,       1,       1),'CHRG    '
*SET,_ZCSF   (      16,       1,       1),'MCI     '
*SET,_ZCSF   (      17,       1,       1),'RAD     '
*SET,_ZCSF   (      18,       1,       1),'EMIS    '
*SET,_ZCSF   (      19,       1,       1),'TAMB    '
*SET,_ZCSF   (      20,       1,       1),'PORT    '
*SET,_ZCSF   (      21,       1,       1),'FSIN    '
*SET,_ZCSF   (      22,       1,       1),'RDSF    '
*SET,_ZCSF   (      23,       1,       1),'EMSS    '
*SET,_ZCSF   (      24,       1,       1),'ENCL    '
*SET,_ZCSF   (      25,       1,       1),'SHLD    '
*SET,_ZCSF   (      26,       1,       1),'COND    '
*SET,_ZCSF   (      27,       1,       1),'MUR     '
*SET,_ZCSF   (      28,       1,       1),'VFRC    '
*SET,_ZCSF   (      29,       1,       1),'BNDR    '
*SET,_ZCSF   (      30,       1,       1),'WETT    '
*SET,_ZCSF   (      31,       1,       1),'INRM    '
*SET,_ZCSF   (      32,       1,       1),'ITNX    '
*SET,_ZCSF   (      33,       1,       1),'ITNY    '
*SET,_ZCSF   (      34,       1,       1),'BLI     '
*DIM,_ZICF   ,ARRAY,       2,       1,       1,
*SET,_ZREP   ,  2.000000000000    
*DIM,_ZSC    ,ARRAY,      15,       1,       1,
*DIM,_ZSF    ,ARRAY,      18,       1,       1,
*SET,_ZSFC   ,  1.000000000000    
*SET,_ZSFCL  ,  1.000000000000    
*SET,_ZSFN   ,  2.000000000000    
*SET,_ZSFO   ,  1.000000000000    
*SET,_ZSFSH  ,  0.000000000000    
ET,        1,181
KEYOP,        1, 3,        2
DOF,ROTX,ROTY,ROTZ,
NBLOCK,6,SOLID,         9,         9
(3i9,6e21.13e3)
        1        0        0-1.0000000000000E+002 0.0000000000000E+000 1.0000000000000E+002
        2        0        0 1.0000000000000E+002 0.0000000000000E+000 1.0000000000000E+002
        3        0        0 0.0000000000000E+000 0.0000000000000E+000 1.0000000000000E+002
        4        0        0 1.0000000000000E+002 0.0000000000000E+000-1.0000000000000E+002
        5        0        0 1.0000000000000E+002
        6        0        0-1.0000000000000E+002 0.0000000000000E+000-1.0000000000000E+002
        7        0        0-1.3877787810000E-014 0.0000000000000E+000-1.0000000000000E+002
        8        0        0-1.0000000000000E+002 0.0000000000000E+000 1.3877787810000E-014
        9        0        0-8.6736173800000E-015 0.0000000000000E+000 8.6736173800000E-015
N,UNBL,LOC,       -1,
N,R5.1,LOC,       -1,
EBLOCK,19,SOLID,         4,         4
(19i10)
         1         1         1         1         0         0         0         0         4         0         1         9         8         1         3
         1         1         1         1         0         0         0         0         4         0         2         3         2         5         9
         1         1         1         1         0         0         0         0         4         0         3         5         4         7         9
         1         1         1         1         0         0         0         0         4         0         4         7         6         8         9
        -1
EN,UNBL,ATTR,       -1,
CMBLOCK,_ANF__ELEM__,ELEM,       2  ! users element component definition
(8i10)
         1        -4
CMBLOCK,_ANF__NODE__,NODE,       2  ! users node component definition
(8i10)
         1        -9
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,EX  ,       1, 1,  200000.000    ,
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,NUXY,       1, 1, 0.300000000    ,
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,ALPX,       1, 1, 1.200000000E-05,
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,DENS,       1, 1, 7.850000000E-09,
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,KXX ,       1, 1,  60.5000000    ,
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,RSVX,       1, 1, 1.700000000E-04,
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,C   ,       1, 1,  434000000.    ,
MPTEMP,UNBL, 1, 1,  0.00000000    ,
MPDATA,UNBL, 1,MURX,       1, 1,  10000.0000    ,
SECTYPE,      1,SHELL,    ,        
SECOFFSET,MID
SECBLOCK,      1
     3.000000,         0,     0.000000,         3
SECCONTROL,  0.0000    ,  0.0000    ,  0.0000    ,  0.0000    ,  1.0000    ,  1.0000    ,  1.0000    ,  1.0000    ,,,,  0.0000    
EXTOPT,ATTR,      0,      0,      0
EXTOPT,ESIZE,  0,  0.0000    
EXTOPT,ACLEAR,     0
TREF,  0.00000000
IRLF,  0
BFUNIF,TEMP,_TINY
ACEL,  0.00000000    ,  0.00000000    ,  0.00000000
OMEGA,  0.00000000    ,  0.00000000    ,  0.00000000
DOMEGA,  0.00000000    ,  0.00000000    ,  0.00000000
CGLOC,  0.00000000    ,  0.00000000    ,  0.00000000
CGOMEGA,  0.00000000    ,  0.00000000    ,  0.00000000
DCGOMG,  0.00000000    ,  0.00000000    ,  0.00000000

KUSE,     0
TIME,  0.00000000

NCNV,     1,  0.00000000    ,     0,  0.00000000    ,  0.00000000
NEQIT,     0

ERESX,DEFA
OUTRES, ALL,LAST,
D,      1,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      1,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      1,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      1,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      1,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      1,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      2,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      2,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      2,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      2,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      2,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      2,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      3,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      3,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      3,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      3,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      3,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      3,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      4,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      4,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      4,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      4,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      4,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      4,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      5,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      5,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      5,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      5,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      5,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      5,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      6,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      6,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      6,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      6,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      6,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      6,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      7,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      7,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      7,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      7,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      7,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      7,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      8,UX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      8,UY  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      8,UZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      8,ROTX,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      8,ROTY,  0.00000000    ,  0.00000000    
D,      8,ROTZ,  0.00000000    ,  0.00000000    
F,      9,MX  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
F,      9,MY  ,  100.000000    ,  0.00000000    
F,      9,MZ  ,  0.00000000    ,  0.00000000    
FINISH
/AUX15
FINISH
/PREP7
CMBLOCK,_ANF__NODE__,NODE,       2  ! component definition
(8i10)
         1        -9
CMSEL,S,_ANF__NODE__                    
CMDEL,_ANF__NODE__                    
CMBLOCK,_ANF__ELEM__,ELEM,       2  ! component definition
(8i10)
         1        -4
CMSEL,S,_ANF__ELEM__                    
CMDEL,_ANF__ELEM__                    
CMSEL,ALL,,,,,NO
/GO
FINISH

 

 

Изменено 3 августа 2023 пользователем Bonus

[Fedor 1 597]

Цитата

В локальной системе координат 2 угла поворота, а в глобальной 3.

Смотря для чего используются базисные функции. Если для вычисления интегралов то достаточно и обычных функций как для плоской задачи двухпараметрических и еще толщины оболочки. А для интерполяции перемещений  надо 6 степеней свободы . или 6 перемещений если моделировать как трехмерную задачу или 3 перемещения и три угла. В любом случае одно можно отобразить  в другое и обратно ...