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NFX|1D单元在NFX中的应用

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有限元法(FEM):

    把具有无限个自由度的连续体,理想化为只有有限个自由度的单元集 合体,使问题简化为适合于数值解法的结构型问题。

     使用有限单元法对产品进行分析,需要对产品几何形体划分网格(节点,单元)。

     划分网格前需要确定单元类型;在结构有限元分析中主要有以下一些单元类型:平面应力单元、平面应变单元、轴对称实体单元、空间实体单元、板单元、壳单元、轴对称壳单元、杆单元、梁单元、弹簧单元、间隙单元、质量单元、摩擦单元、刚体单元和约束单元等。

数值仿真模拟的作用
1)减少模型试验的数量;
     –计算机模拟允许对大量的假设情况进行快速而有效的试验。
2)模拟不适合在原型上试验的设计;
     –例如:器官移植,比如人造膝盖。
3)节省费用,降低设计与制造、开发的成本;
4)节省时间,缩短产品开发时间和周期;
5)创造出更可靠、高品质的设计。

midas NFX支持的单元类型如下

单元分类
1D单元特性
杆/梁/管/索单元
-1D线单元由两个端节点定义

-常用于承受弯曲载荷的细长部件(长度远大于截面几何尺寸)

1D单元特性-杆单元

植入(嵌入)杆单元

杆(桁架)单元与其他单元一起使用时,必须共享节点,而嵌入式(植入式)杆单元(Embedded Rod)单元可以不共享节点

嵌入式(植入式)杆单元的母体单元由包含嵌入式(植入式)杆单元的各个节点的单元来决定

嵌入式杆单元的节点位移通过多节点约束式自动约束(multi-point constraint),以与母体元件的内部位移相一致。可嵌入板壳单元、膜单元、平面应变、轴对称、实体单元等。

1D单元特性-梁单元

嵌入式梁单元

当梁单元与其他单元一起使用时,必须共享节点,而嵌入式(植入式)梁单元(Embedded Bar)单元可以不共享节点。

嵌入式(植入式)梁单元的母体单元由包含嵌入式(植入式)梁单元的各个节点的单元来决定

嵌入式梁单元的节点位移通过多节点约束式自动约束,以与母体元件的内部位移相一致。可嵌入板壳单元、膜单元、平面应变、轴对称、实体单元等。

1D单元特性-管单元

管单元与常用梁单元相同都能考虑ECS方向的轴向变形、弯曲、旋转、剪切变形

1D单元特性-索单元

    标量单元可用于表现一个节点对地面的相对运动时产生的变形能或运动能,也可用于表现两个节点的相对运动。标量单元一般分为弹簧单元、质量单元和阻尼单元。

标量单元特性-弹簧单元

标量单元特性-弹簧阻尼单元

标量单元特性-间隙单元

释放端部约束
     释放端部约束一般用于两个构件的铰接,用于模拟构件间沿着特定方向的相对运动不受约束时。释放端部约束仅适用于ECS,当需要释放沿GCS方向的构件间的约束时,需要正确了解坐标系间的相互关系。另外,由于释放了端部的约束条件,会使结构整体的自由度数增加,因此需要考虑释放后对整体分析的影响

偏心

梁单元的中性轴偏离节点或单元间的中性轴不相交时可使用偏心功能。偏心方向遵循常用梁单元的节点的NCS,沿单元轴向设置偏心时相当于单元长度发生了变化

桁架单元的结果
桁架单元可考虑几何非线性,且可使用弹塑性材料,非线性分析提供的结果如下
*以单元坐标系为基准,植入式单元结果输出和杆单一致
梁单元结果
*以单元坐标系为基准,植入式单元结果输出和梁单元一致
管单元的结果
索单元结果

弹簧单元的结果


应用小技巧|删除重复单元

FAQ|NFX1D单元/MeshFree荷载类型

来源:midas机械事业部
非线性MeshFreeNFX材料试验
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首次发布时间:2023-03-22
最近编辑:1年前
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