- О - по умолчанию; шесть степеней свобод, исключая стесненное кручение;

- 1 - семь, степеней свобод, включая депланацию сечения; при этом бимо-мент и соответствующая ему кривизна являются расчетными значениями.

KEYOPT(2) - признак масштабирования поперечного сечения:

- О - по умолчанию; поперечное сечение масштабируется в зависимости от напряжения растяжения - сжатия; применяется только при вызове команды NLGEOM.ON;

- 1 - сечение считается жестким, как в классической теории балок.

KEYOPT(3) - признак схемы интерполяции:

- О - по умолчанию; используются линейные полиномы. Рекомендуется улучшение сеток;

- 2 - используются квадратичные формы перемещений (что эффективно для балки Тимошенко); при этом вводится внутренний узел (недоступный для пользователя), который повышает точность расчета, позволяя линейно изменяющееся распределение моментов изгиба.

KEYOPT(4) - признак вывода касательных напряжений:

- О - по умолчанию; выводятся только касательные напряжения, вызванные кручением;

- 1 - выводятся только касательные напряжения, вызванные изгибом;

- 2 - выводятся оба типа касательных напряжений.

Примечание. Признаки KEYOPT(6) - KEYOPT(9) применимы лишь в случае действия команды OUTPR,ESOL. Если признаки KEYOPT(6) - KEYOPT(9) включены, выходные деформации являются полными деформациями. Термин полные соответствует включению температурных деформаций. Если материал имеет свойства пластичности, учитываются деформации пластичности и затраченная энергия. В качестве альтернативы в /POST1 применяется команда PRSSOL.

KEYOPT(6) - признак вывода результатов в точках интегрирования элемента:

- О - по умолчанию; выводятся усилия в сечениях, деформации и изгибающие моменты;

- 1 - то же, что KEYOPT(6) = 0, и дополнительно площадь поперечного сечения;

- 2 - то же, что KEYOPT(6) = 1, и дополнительно направления системы координат элемента (X, Y, Z);

- 3 - выводятся усилия и моменты в сечении, а также деформации и кривизны, экстраполированные в узлы элемента.

KEYOPT(7) - признак вывода результатов в точках интегрирования поперечного сечения (не применим для сечения типа ASEC):

- О - по умолчанию; не выводятся;

- 1 - выводятся максимальные и минимальные напряжения и деформации;

- 2 - то же, что KEYOPT(7) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации в каждой точке сечения.

KEYOPT(8) - признак вывода результатов в узлах поперечного сечения (не применим для сечения типа ASEC):

- О - по умолчанию; не выводятся;

- 1 - выводятся максимальные и минимальные напряжения и деформации;

- 2 - то же, что KEYOPT(8) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации на границе поперечного сечения;

- 3 - то же, что KEYOPT(8) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации в каждом узле сечения.

KEYOPT(9) - признак вывода результатов в виде экстраполированных данных в узлах элемента и узлах поперечного сечения (не применим для сечения типа ASEC):

- О - по умолчанию; не выводятся;

- 1 - выводятся максимальные и минимальные напряжения и деформации;

- 2 - то же, что KEYOPT(9) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации на границе поперечного сечения;

- 3 - то же, что KEYOPT(8) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации в каждом узле сечения.

KEYOPT(IO) - признак опции использования ввода начальных напряжений при помощи специальной подпрограммы:

- О - подпрограмма пользователя для указания начальных напряжений не используется (и по умолчанию);

- 1 - ввод начальных напряжений проводится при помощи подпрограммы пользователя USTRESS (информацию о подпрограммах пользователя см. в Руководстве по объектам, программируемым пользователем ).

KEYOPT(ll) - признак свойств поперечного сечения:

- О - автоматическое определение при указании предварительно вычисленных свойств поперечного сечения (и по умолчанию);

- 1 - использование численного интегрирования свойств сечения (требуется при использовании функций рождения и смерти).

KEYOPT(12) - признак применения скошенного поперечного сечения:

- О - расчет линейно скошенного поперечного сечения; характеристики поперечного сечения вычисляются для каждой точки интегрирования Гаусса (и по умолчанию); данная опция более точна, но проводит дополнительные вычисления;

- 1 - расчет усредненного поперечного сечения; для элемента со скошенным поперечным сечением его характеристики вычисляются только в центре тяжести; опция является аппроксимирующей, но ускоряет вычисления.

Расчетные данные элемента

Выходная расчетная информация, связанная с элементом, разделена на два вида:

При необходимости разработчики комплекса ANSYS рекомендуют использование признаков KEYOPT(8) = 2 и KEYOPT(9) = 2.

Для просмотра трехмерного деформированного вида элемента ВЕАМ188 при статических или переходных процессах применяются команды OUTRES.MISC или OUTRES.ALL. Для просмотра трехмерного изображения форм колебаний или потери устойчивости с использованием собственных значений следует проводить расширение форм с включением выполнения вычислений элементных результатов (аргумент Elcalc = YES команды MXPAND).

Таблица 2.83. Описание расчетных данных элемента ВЕАМ188

2.10.84. BEAM 189 - трехмерный

линейный балочный элемент с конечными деформациями

Описание элемента

Элемент ВЕАМ189 пригоден для моделирования балочных конструкций, имеющих умеренное соотношение длины и толщины. Элемент построен на основе балки Тимошенко. В элементе учитываются эффекты касательных (сдвиговых) деформаций.

Элемент ВЕАМ189 является квадратичным (с тремя узлами) пространственным балочным элементом. Элемент BEAM 189 имеет шесть или семь степеней

свободы в каждом узле, в зависимости от значения признака KEYOPT(l). При КЕYOPT( 1) = 0 (по умолчанию) в каждом узле имеются шесть степеней свободы. Сюда включаются перемещения в направлении осей X, Y и Z и повороты вокруг осей X, Y и Z. При KEYOPT(l) = 1 добавляется седьмая степень свободы (депла-нация поперечного сечения). Данный элемент пригоден для линейных задач, а также нелинейных задач с большими поворотами и (или) большими деформациями.

Элемент BEAM 189 имеет по умолчанию возможности учета изменения жесткости при нагружении при действии команды NLGEOM,ON. Наличие учета изменения жесткости при нагружении позволяет использовать этот элемент для исследования задач устойчивости при сжатии, изгибе и кручении (путем применения собственных значений и исследования потери устойчивости методом поиска но длине дуги).

Элемент BEAM 189 может использовать поперечные сечения, созданные командами SECTYPE, SECDATA, SECOFFSET, SECWRITE и SECREAD. Поперечные сечения, используемые для данного элемента, могут состоять более чем из одного материала.

Начиная с версии ANSYS 6.0, для элемента BEAM 188 никакие геометрические характеристики не указываются. Для указания поперечной сдвиговой жесткости и присоединенной массы применяется команда SECCONTROLS.

Для элемента BEAM 188 система координат элемента (команда /PSYMB,ESYS) не требуется.

Исходные данные

Геометрия, расположение узлов и координатная система элемента показаны на рис. 2.84. Элемент BEAM 189 определяется узлами I, J, К и L, расположенными в глобальной системе координат.

Узел L предназначен для ориентации элемента. Подробности автоматического создания узла L см. в описании команд LMESH и LATT.

Элемент ВЕАМ189 также может использоваться без ориентационного узла. В этом случае ось X элемента ориентирована от узла I в сторону узла J. При ис-

пользовании опции двух узлов ориентация оси Y системы координат элемента автоматически вычисляется параллельной плоскости XY глобальной системы координат. Для случая, когда элемент параллелен оси Z глобальной системы координат (или отклоняется от нее не более чем на 0.01%), ось Y параллельна оси Z глобальной системы координат. Для контроля пользователем ориентации элемента относительно оси X системы координат элемента применяется опция четырех узлов. Если используются обе опции, первенство имеет опция четырех узлов. Четвертый узел (К), если используется, определяет плоСйведз> (совместно с узлами I и J), содержащую оси X и Y системы координат элемента. Бвцд элемент используется в задачах с большими перемещениями, расположение четвер. того узла (L) применяется только для начальной ориентации элемента.

Балочные элементы являются одномерными элементами, создаваемыми на основе линий, расположенных в пространстве. Конструктивные элементы поперечных сечений создаются путем раздельного применения команд SECTYPE и SECDATA (подробности см. в описаниях команд). Поперечное сечение связывается с балочными элементами посредством указания его номера ID (см. описание команды SECNUM). Номер сечения является независимым атрибутом элемента.

Данный элемент построен на основе теории балки Тимошенко, которая является примером первого порядка приложения теории касательных (сдвиговых) деформаций: поперечные касательные (сдвиговые) деформации считаются постоянными по всему поперечному сечению, то есть поперечные сечения в деформированном состоянии остаются плоскими и неискривленными. Элемент ВЕАМ188 является балкой Тимошенко I порядка, использующим одну точку интегрирования по длине при использовании настроек признака KEYOPT(3) по умолчанию. Таким образом, когда объекты SMISC указываются в узлах I и J, значения, вычисленные для центра тяжести, выводятся для обоих конечных узлов. Если KEYOPT(3) = 2, две используемые точки интегрирования порождают линейное изменение результатов по его длине.

Элементы ВЕАМ188 и ВЕАМ189 могут быть использованы как для длинных, так и коротких балок. Из-за ограничения теории касательных (сдвиговых) деформаций I порядка расчеты могут проводиться для умеренно коротких балок.

Остальные фрагменты описания см. выше, в описании элемента BEAM 188.

Список исходных данных элемента

Узлы - I, J, К, L (L, ориентационный узел, является необязательным, но рекомендуемым).

Степени свободы:

- UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ при KEYOPT(l) - 0;

- UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ, WARP при KEYOPT(l) = 1.

Геометрические характеристики - TXZ, TXY, ADDMAS, см. описание команды SECCONTROLS. TXZ и TXY по умолчанию равны соответственно A*GXZ и A*GXY, где A - площадь поперечного сечения.

Свойства материала - EX (PRXY или NUXY), ALPX, DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP.

13 зак. 46

Нагрузки, прикладываемые к поверхности элемента:

- давление - грань 1 (I-J) (направление по нормали -Z), грань 2 (I-J) (направление по нормали -Y), грань 3 (I-J) (направление по касательной +Х), грань 4 (J) (направление по оси +Х), грань 5 (I) (направление по оси -X). Для противоположного направления указываются отрицательные значения I и J, соответствующие конечным узлам.

Объемные нагрузки:

- TeMjjefJarypbi - Т(0,0), Т(1,0), Т(0,1) в каждом конечном узле. -Специальные возможности:

- пластичность;

- вязкоупругость;

- вязкопластичность;

- ползучесть;

- увеличение жесткости при наличии нагрузок;

- большие перемещения;

- большие деформации;

- импорт начальных напряжений;

- рождение и смерть (требует применения KEYOPT(ll) = 1);

- автоматический выбор технологии элемента.

Поддерживаются следующие типы таблиц данных (используемых для указания моделей материала), связанные с командой ТВ: BIS О, MIS О, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, СНАВОСНЕ, HILL, RATE, CREEP, PRONY, SHIFT, CAST и USER.

KEYOPT(l) - признак степени свободы депланации поперечного сечения при стесненном кручении:

- О - по умолчанию; шесть степеней свобод, исключая стесненное кручение;

- 1 - семь степеней свобод, включая депланацию сечения; при этом бимо-мент и соответствующая ему кривизна являются расчетными значениями.

KEYOPT(2) - признак масштабирования поперечного сечения:

- О - по умолчанию; поперечное сечение масштабируется в зависимости от напряжения растяжения - сжатия; применяется только при вызове команды NLGEOM,ON;

- 1 - сечение считается жестким, как в классической теории балок.

KEYOPT(4) - признак вывода касательных напряжений:

- О - по умолчанию; выводятся только касательные напряжения, вызванные кручением;

- 1 - выводятся только касательные напряжения, вызванные изгибом;

- 2 - выводятся оба типа касательных напряжений.

KEYOPT(6) - признак вывода результатов в точках интегрирования элемента:

- 2 - то же, что KEYOPT(6) = 1, и дополнительно направления системы координат элемента (X, Y, Z);

- 3 - выводятся усилия и моменты в сечении, а также деформации и кривизны, экстраполированные в узлы элемента.

KEYOPT(7) - признак вывода результатов в точках интегрирования поперечного сечения (не применим для сечения типа ASEC):

- О - по умолчанию; не выводятся;

- 1 - выводятся максимальные и минимальные напряжения и деТРйцмации;

- 2 - то же, что KEYOPT(7) = 1, и дополнительно выводятся напряжен^н, деформации в каждой точке сечения.

KEYOPT(8) - признак вывода результатов в узлах поперечного сечения (не применим для сечения типа ASEC):

- О - по умолчанию; не выводятся;

- 1 - выводятся максимальные и минимальные напряжения и деформации;

- 2 - то же, что KEYOPT(cT) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации на границе поперечного сечения;

- 3 - то же, что KEYOPT(8) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации в каждом узле сечения.

KEYOPT(9) - признак вывода результатов в виде экстраполированных данных в узлах элемента и узлах поперечного сечения (не применим для сечения типа ASEC):

- О - по умолчанию; не выводятся;

- 1 - выводятся максимальные и минимальные напряжения и деформации;

- 2 - то же, что KEYOPT(9) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации на границе поперечного сечения;

- 3 - то же, что KEYOPT(8) = 1, и дополнительно выводятся напряжения и деформации в каждом узле сечения.

KEYOPT(IO) - признак опции использования ввода начальных напряжений при помощи специальной подпрограммы:

- О - подпрограмма пользователя для указания начальных напряжений не используется (и по умолчанию);

- 1 - ввод начальных напряжений проводится при помощи подпрограммы пользователя USTRESS (информацию о подпрограммах пользователя см. в Руководстве по объектам, программируемым пользователем ).

KEYOPT(ll) - признак свойств поперечного сечения:

- О - автоматическое определение при указании предварительно вычисленных свойств поперечного сечения (и по умолчанию);

- 1 - использование численного интегрирования свойств сечения (требуется при использовании функций рождения и смерти).

(и по умолчанию); данная опция более точна, но проводит дополнительные вычисления;

- 1 - расчет усредненного поперечного сечения; для элемента со скошенным поЛеречным сечением его характеристики вычисляются только в центре тяжести; опция является аппроксимирующей, но ускоряет вычисления.

Расчетные д#кные элемента

Выходл*йя расчетная информация, связанная с элементом, разделена на два вида:

- узловые объекты, такие как узловые перемещения, включены в полное узловое решение;

- дополнительные элементные объекты, перечисленные в табл. 2.84. Таблица 2.84. Описание расчетных данных элемента ВЕАМ189

2.10.85. SOLSH190 - трехмерный (3D) элемент объемной оболочки

Описание элемента

Элемент SOLSH190 предназначен для моделирования моделей оболочек с широким диапазоном толщин (от тонких до умеренно толстых). Элемент определяется восемью узлами, имеющими три степени свободы в каждом узле: перемещения в направлении осей X, Y и Z узловой системы координат. Таким образом, элемент

SOLSH190 может связываться с иными объемными элементами без особых проблем. Вырожденная призматическая форма элемента может использоваться для моделирования переходных зон. Элемент SOLSH190 имеет свойства пластичности, гиперупругости, ползучести, изменения жесткости при приложении нагрузок, больших перемещений и больших деформа^ш. Элемент имеет смешанную формулировку для расчета почти несжимаемых'уцоугопластических материалов и полностью несжимаемых гиперупругих материалбвЧ,

Исходные данные элемента

Геометрия элемента, расположение узлов и система координат элемента показаны на рис. 2.85. Элемент определяется восемью узлами и свойствами ортотропного материала. Система координат элемента может указываться командой ESYS, которая определяет оси направления свойств ортотропного материала. Порядок нумерации улов должен соответствовать соглашению о том, что последовательности узлов I-J-K-L и M-N-0-P соответствуют нижней и верхним граням оболочки. Формулировка элемента основана на логарифмических деформациях и истинных напряжениях.

Рис. 2.85. Геометрия элемента SOLSH190

Признак KEYOPT(6) = 1 или 2 указывает использование смешанной формулировки.

Команда ESYS может использоваться для указания ориентации свойств материала и расчетных деформаций и напряжений. Команда RSYS может использоваться для указания расчета объектов в системе координат материала или в глобальной системе координат. При использовании гиперупругих материалов вывод напряжений и деформаций всегда проводится в глобальной декартовой системе координат, вне зависимости от систем координат материала и элементов.

Список исходных данных элемента

Свойства материала - EX, EY, EZ, PRXY, PRYZ, PRXZ (или NUXY, NUYZ, NUXZ), ALPX, ALPY, ALPZ (или CTEX, CTEY, CTEZ или THSX, THSY, THSZ), DENS, GXY, GYZ, GXZ, DAMP.

Нагрузки, прикладываемые к поверхности элемента:

- давление - на грани 1 (J-I-L-K), грани 2 (I-J-N-M), грани 3Q-K-0-N), грани 4 (K-L-P-0), грани 5 (L-I-M-P), грани 6 (M-N-0-P).

Объемнь^Йагрузки:

мгнГратуры - T(I), TG), Т(К), T(L), Т(М), T(N), Т(О), Т(Р).

Специальные возможности:

- пластичность;

- гиперупругость;

- вязкоупругость;

- вязкопластичность;

- ползучесть;

- увеличение жесткости при наличии нагрузок;

- большие перемещения;

- большие деформации;

- импорт начальных напряжений;

- рождение и смерть;

- автоматический выбор технологии элемента.

Поддерживаются следующие типы таблиц данных (используемых для указания моделей материала), связанные с командой ТВ: ANEL, BISO, MISO, NLISO, BKIN, MKIN, KINH, СНАВОСНЕ, HILL, RATE, CREEP, HYPER, PRONY, SHIFT, CAST, SMA и USER.

KEYOPT(6) - признак формулировки элемента:

- 0 - используется чистая формулировка для перемещений (и по умолчанию);

- 1 - используется смешанная и-Р формулировка.

KEYOPT(IO) - признак опции использования ввода начальных напряжений при помощи специальной подпрограммы:

- 0 - подпрограмма пользователя для указания начальных напряжений не используется (и по умолчанию);

- 1 - ввод начальных напряжений проводится при помощи подпрограммы пользователя USTRESS (информацию о подпрограммах пользователя см. в Руководстве по объектам, программируемым пользователем ).

Технология формирования элемента

Для увеличения точности при расчете задач изгиба элемент SOLSH190 использует несовместные формы перемещений. При этом в плоскости элемента оболочки поведение является удовлетворительным. Отдельный набор несовместных форм предназначен для преодоления запирания по толщине в задачах с доминированием изгиба. Несовместные формы вводят семь внутренних степеней сво-