在 Radioss 中壳单元和实体单元包括厚壳单元 thick shell ) 用到的坐标系统有以下几种全局坐标系统(用 X, Y, Z 表示)它是一个固定不变的直角坐标系统自然坐标系统 (等参系统isoparametric frame)用 ξ, η, ζ 表示主要用于有限元数值计算单元局部坐标系统 (用 x, y, z 表示) 单元中的应力应变一般在单元局部坐标中计算的材料坐标系统主要用于在各向异性材料中定义不同的材料属性。4-节点壳单元Radioss如上图所示(X, Y, Z) 就是固定不变的全局直角坐标系统。( ξ, η, ζ )是自然坐标系统它有下面的特点ξ 的方向是线14中点到线23中点。η 的方向是线12中点到线34中点。( ξ, η )平面处在壳单元的中性面上。而( ζ ) 垂直于( ξ, η )面。(x, y, z)是单元的局部坐标系统它是一个正交的标准的单元坐标系统。它有下面的特点z 方向垂直于壳单元的中性面。(x ,y)平面处在壳单元的中性面上。x 和 y 的位置是与 ξ 和 η 的位置关系x 与 ξ 之间的夹角和 y 与 η 之间的夹角一样。自然坐标系统( ξ, η, ζ )和单元的局部坐标系统(x, y, z)的原点是一样的都在中点线交汇的地方。3-节点壳单元Radioss如上图所示(X, Y, Z) 就是固定不变的全局直角坐标系统。( ξ, η, ζ )是自然坐标系统它有下面的特点ξ 的方向是从节点1到节点2。η 的方向是从节点1到节点3。( ξ, η平面处在壳单元的中性面上。而(ζ) 垂直于 ( ξ, η面。(x, y, z)是单元的局部坐标系统它是一个正交的标准的单元坐标系统。它有下面的特点z 方向垂直于壳单元的中性面。x 的方向是从节点1到节点2。y 的方向是处在中性面并且垂直于x。(x ,y)平面处在壳单元的中性面上。自然坐标系统( ξ, η, ζ )和单元的局部坐标系统(x, y, z)的原点是一样的都在节点1上。实体单元和厚壳Radioss全局坐标系统 (X, Y, and Z)自然坐标系统(r, s, and t)局部坐标系统 (x, y, and z)材料坐标系统点击图片查看高清大图(X, Y, Z) 是固定不变的全局直角坐标系统。不同于壳单元实体单元中自然坐标系统用(r,s,t)表示它有下面的特点r 的方向是从面(1,2,6,5)的中点到面(4,3,7,8)的中点。s 的方向是从面(1,2,3,4)的中点到面(5,6,7,8)的中点。t 的方向是从面(1,4,8,5)的中点到面(2,3,7,6)的中点。(r,t) 平面处在中性面(1’, 2’, 3’, 4’)上。所以r 的方向也是从线 12’的中点到线3’4’的中点。t 的方向也是从线 14’的中点到线2’3’的中点。n 的方向垂直于中性面(1’, 2’, 3’, 4’)。(x, y, z)是单元的局部坐标系统它是一个正交的标准的单元坐标系统。它位于中性面(1’, 2’, 3’, 4’)。它的x,y,z的方向的定义和上面所说的壳单元在中性面上的定义一样r 在实体单元中同壳单元中的 ξ 。四面体单元Radioss(X, Y, Z) 是固定不变的全局直角坐标系统。自然坐标系统(r,s,t)有下面的特点r 的方向是从节点4到节点1。s 的方向是从节点4到节点2。t 的方向是从节点4到节点3。材料坐标系统Radioss材料坐标系统用于各向异性的材料。对于壳单元描述各向异性的卡片有/PROP/TYPE9,11, 16, 17,19, 17,51等等。在这些卡片中都会用向量V和角度Φ来定义材料方向材料方向1记作m1材料方向2记作m2。各向异性的材料可以在不同的材料方向定义不同的材料属性如E-模量应力应变关系破坏等。下面以/PROP/TYPE9为例来介绍材料方向是如何定义的。用VxVyVz来定义向量V如下图所示向量V在单元平面上映射得到向量V’V’逆时针转过Φ角就得到了材料方向1 (m1)。对于复合材料不同的层还可以通过定义不同Φ角来定义不同的材料方向。材料方向m1通常用于定义复合材料纤维的方向。那么材料方向2 (m2)就是m1逆时针转过90度也就是m2通常是垂直m1的。当然m2也可以不垂直m1,比如在/PROP/TYPE16中可以定义m2和m1之间的夹角α。n是垂直于单元平面的法线方向。参数 IorthRadioss当单元从初始状态到受力而单元变形后正交方向是否随之而改变那么参数 Iorth 可以用来控制这个情况。当 Iorth0 (默认)正交各向异性的方向随局部共旋坐标如在单元拉伸压缩变形中由于共旋坐标没有转动变化那么m1方向变形前后也没有变化也就是局部坐标系中x方向和材料坐标系中的m1方向的夹角在数值计算过程中保持不变。所以这种方法能很好地描述纯剪切变形共旋坐标变化了。那么内力在局部坐标系中计算后转到全局坐标系的。当 Iorth1正交各向异性的方向是随局部等参坐标系的m1方向和等参坐标系中的 ξ 方向在数值计算过程中保持不变。由于等参坐标中 ξ 方向在纯剪切中保持不变所以当m1同 ξ 方向时不能很好地描述纯剪切变形但是可以很好的描述拉伸压缩变形等参坐标变化了。这种方法常用于描述气囊织物的纤维方向。Iorth这个参数可以在Radioss中的/PROP/TYPE6,11,21,22,17,51和/STACK中找到。参数 IΡRadioss对于实体单元和厚壳单元还有IΡ这个参数在各向异性的单元属性/PROP/TYPE6中来定义材料坐标系中的参考平面也就是m1和m2所组成的平面。如果IP 0那么就是用skew来直接定义材料的m1, m2 和 m3 的方向。通常我们推荐使用这种方向定义材料的参考平面。如果IP 0那么我们需要用实体单元中的等参非正交坐标系 r, s, t 来定义材料的参考平面。比如IP1实体单元中rs平面上相对于r’, s’ 转过Ψ角就是m1, m2方向。这里注意(r’, s’, t’)是从rst中得来的正交的坐标系。即 r r’ rs平面的法向为t’s’是(t’,r)平面的法向。那么(m1, m2)平面的法向就是m3方向。IP23与之同理比如IP11是定义的向量V在rs平面上的隐射为m1方向。逆时针转过90度为m2方向(m1, m2)平面的法向就是m3方向。IP1213与之同理。参数 Isolid和 IframeRadioss根据 Isolid 和 Iframe 参数在各向异性的单元属性/PROP/TYPE6中三个坐标系统在实体单元中有不同的应用:使用全局坐标系定义 1:使用 Isolid1, 2, 17 Iframe 0, 1 (默认)使用全局坐标系没有使用单元局部坐标系和共旋坐标系.使用单元局部坐标系定义 2:使用 Isolid1, 2, 17 Iframe2使用单元局部坐标系和共旋坐标系。定义 3:使用 Isolid14 或 24Iframe 参数不起作用。使用单元局部坐标系和共旋坐标系。注意: 当使用共旋坐标时正交各向异性的正交系统地原点同的单元局部坐标的原点。【推荐内容】HyperMesh在中空容器跌落分析中的应用基于HyperWorks的主起落架及主承力结构分析基于 HyperWorks 的对接结构设计及优化分析 Radioss的壳单元和实体单元的坐标系统
在 Radioss 中壳单元和实体单元包括厚壳单元 thick shell ) 用到的坐标系统有以下几种全局坐标系统(用 X, Y, Z 表示)它是一个固定不变的直角坐标系统自然坐标系统 (等参系统isoparametric frame)用 ξ, η, ζ 表示主要用于有限元数值计算单元局部坐标系统 (用 x, y, z 表示) 单元中的应力应变一般在单元局部坐标中计算的材料坐标系统主要用于在各向异性材料中定义不同的材料属性。4-节点壳单元Radioss如上图所示(X, Y, Z) 就是固定不变的全局直角坐标系统。( ξ, η, ζ )是自然坐标系统它有下面的特点ξ 的方向是线14中点到线23中点。η 的方向是线12中点到线34中点。( ξ, η )平面处在壳单元的中性面上。而( ζ ) 垂直于( ξ, η )面。(x, y, z)是单元的局部坐标系统它是一个正交的标准的单元坐标系统。它有下面的特点z 方向垂直于壳单元的中性面。(x ,y)平面处在壳单元的中性面上。x 和 y 的位置是与 ξ 和 η 的位置关系x 与 ξ 之间的夹角和 y 与 η 之间的夹角一样。自然坐标系统( ξ, η, ζ )和单元的局部坐标系统(x, y, z)的原点是一样的都在中点线交汇的地方。3-节点壳单元Radioss如上图所示(X, Y, Z) 就是固定不变的全局直角坐标系统。( ξ, η, ζ )是自然坐标系统它有下面的特点ξ 的方向是从节点1到节点2。η 的方向是从节点1到节点3。( ξ, η平面处在壳单元的中性面上。而(ζ) 垂直于 ( ξ, η面。(x, y, z)是单元的局部坐标系统它是一个正交的标准的单元坐标系统。它有下面的特点z 方向垂直于壳单元的中性面。x 的方向是从节点1到节点2。y 的方向是处在中性面并且垂直于x。(x ,y)平面处在壳单元的中性面上。自然坐标系统( ξ, η, ζ )和单元的局部坐标系统(x, y, z)的原点是一样的都在节点1上。实体单元和厚壳Radioss全局坐标系统 (X, Y, and Z)自然坐标系统(r, s, and t)局部坐标系统 (x, y, and z)材料坐标系统点击图片查看高清大图(X, Y, Z) 是固定不变的全局直角坐标系统。不同于壳单元实体单元中自然坐标系统用(r,s,t)表示它有下面的特点r 的方向是从面(1,2,6,5)的中点到面(4,3,7,8)的中点。s 的方向是从面(1,2,3,4)的中点到面(5,6,7,8)的中点。t 的方向是从面(1,4,8,5)的中点到面(2,3,7,6)的中点。(r,t) 平面处在中性面(1’, 2’, 3’, 4’)上。所以r 的方向也是从线 12’的中点到线3’4’的中点。t 的方向也是从线 14’的中点到线2’3’的中点。n 的方向垂直于中性面(1’, 2’, 3’, 4’)。(x, y, z)是单元的局部坐标系统它是一个正交的标准的单元坐标系统。它位于中性面(1’, 2’, 3’, 4’)。它的x,y,z的方向的定义和上面所说的壳单元在中性面上的定义一样r 在实体单元中同壳单元中的 ξ 。四面体单元Radioss(X, Y, Z) 是固定不变的全局直角坐标系统。自然坐标系统(r,s,t)有下面的特点r 的方向是从节点4到节点1。s 的方向是从节点4到节点2。t 的方向是从节点4到节点3。材料坐标系统Radioss材料坐标系统用于各向异性的材料。对于壳单元描述各向异性的卡片有/PROP/TYPE9,11, 16, 17,19, 17,51等等。在这些卡片中都会用向量V和角度Φ来定义材料方向材料方向1记作m1材料方向2记作m2。各向异性的材料可以在不同的材料方向定义不同的材料属性如E-模量应力应变关系破坏等。下面以/PROP/TYPE9为例来介绍材料方向是如何定义的。用VxVyVz来定义向量V如下图所示向量V在单元平面上映射得到向量V’V’逆时针转过Φ角就得到了材料方向1 (m1)。对于复合材料不同的层还可以通过定义不同Φ角来定义不同的材料方向。材料方向m1通常用于定义复合材料纤维的方向。那么材料方向2 (m2)就是m1逆时针转过90度也就是m2通常是垂直m1的。当然m2也可以不垂直m1,比如在/PROP/TYPE16中可以定义m2和m1之间的夹角α。n是垂直于单元平面的法线方向。参数 IorthRadioss当单元从初始状态到受力而单元变形后正交方向是否随之而改变那么参数 Iorth 可以用来控制这个情况。当 Iorth0 (默认)正交各向异性的方向随局部共旋坐标如在单元拉伸压缩变形中由于共旋坐标没有转动变化那么m1方向变形前后也没有变化也就是局部坐标系中x方向和材料坐标系中的m1方向的夹角在数值计算过程中保持不变。所以这种方法能很好地描述纯剪切变形共旋坐标变化了。那么内力在局部坐标系中计算后转到全局坐标系的。当 Iorth1正交各向异性的方向是随局部等参坐标系的m1方向和等参坐标系中的 ξ 方向在数值计算过程中保持不变。由于等参坐标中 ξ 方向在纯剪切中保持不变所以当m1同 ξ 方向时不能很好地描述纯剪切变形但是可以很好的描述拉伸压缩变形等参坐标变化了。这种方法常用于描述气囊织物的纤维方向。Iorth这个参数可以在Radioss中的/PROP/TYPE6,11,21,22,17,51和/STACK中找到。参数 IΡRadioss对于实体单元和厚壳单元还有IΡ这个参数在各向异性的单元属性/PROP/TYPE6中来定义材料坐标系中的参考平面也就是m1和m2所组成的平面。如果IP 0那么就是用skew来直接定义材料的m1, m2 和 m3 的方向。通常我们推荐使用这种方向定义材料的参考平面。如果IP 0那么我们需要用实体单元中的等参非正交坐标系 r, s, t 来定义材料的参考平面。比如IP1实体单元中rs平面上相对于r’, s’ 转过Ψ角就是m1, m2方向。这里注意(r’, s’, t’)是从rst中得来的正交的坐标系。即 r r’ rs平面的法向为t’s’是(t’,r)平面的法向。那么(m1, m2)平面的法向就是m3方向。IP23与之同理比如IP11是定义的向量V在rs平面上的隐射为m1方向。逆时针转过90度为m2方向(m1, m2)平面的法向就是m3方向。IP1213与之同理。参数 Isolid和 IframeRadioss根据 Isolid 和 Iframe 参数在各向异性的单元属性/PROP/TYPE6中三个坐标系统在实体单元中有不同的应用:使用全局坐标系定义 1:使用 Isolid1, 2, 17 Iframe 0, 1 (默认)使用全局坐标系没有使用单元局部坐标系和共旋坐标系.使用单元局部坐标系定义 2:使用 Isolid1, 2, 17 Iframe2使用单元局部坐标系和共旋坐标系。定义 3:使用 Isolid14 或 24Iframe 参数不起作用。使用单元局部坐标系和共旋坐标系。注意: 当使用共旋坐标时正交各向异性的正交系统地原点同的单元局部坐标的原点。【推荐内容】HyperMesh在中空容器跌落分析中的应用基于HyperWorks的主起落架及主承力结构分析基于 HyperWorks 的对接结构设计及优化分析