2.2～2.4 Spring, Damping, Mass elements
2017-02-19 23:48阅读：
2.2 弹簧单元
Spring elements connect two degrees of freedom at two different
grid point. They behave like simple
extension/compression or
rotational(e.g.clock) springs, carrying either force or moment
loads.
Forces result in translational(axial) displacement and moments
result in rotational displacement.
翻译：弹簧单元用于连接两个不同节点的两个自由度。它们表现出简单拉伸/压缩或者扭转(如：钟表)弹簧的特征，承受力或者力矩载荷。力产生移动位移，力矩产生转动位移。
关于CELAS1,CELAS2,CELAS3,CELAS4这四种弹簧单元之间的区别，上一篇文章已经说明，这里不再赘述。
弹簧单元力F的计算方法：
k表示弹簧刚度，u
1、u2分别表示被连接的两个节点的位移。
弹簧单元应力σ的计算方法：
S是在单元卡片中定义的应力系数，F是上面计算得到的单元力。
理解应力系数S：如果把截面积为A的杆看做弹簧单元，杆受到力F，应力则为F/A，那么S=1/A。如果不定义S，就不能输出弹簧单元的应力。
连接地面的弹簧单元
Scalar elements may be connected to ground without the use of
constraint entries. Grounded
connections are indicated on the connection entry by leaving the
appropriate scalar identification
number blank.
翻译：标量单元可以直接与地面连接，而不需要定义约束。在定义标量单元的连接时，把相应的标量点ID空着，就可以表示与地面的连接。
弹簧单元的格式 
♢CELAS1、CELAS3需要引用属性PELAS描述弹簧的刚度，PID表示表示该属性的ID。CELAS2、CELAS4直接用K定义弹簧的刚度，不需要引用属性。
♢G1、G2分别是被连接点的ID，可以是节点也可以是标量点。S1、S2只能是标量点。
♢C1、C2分别表示节点G1、G2被弹簧单元连接的自由度。
♢GE：阻尼。
♢S：应力系数。
注意：PELAS属性可以定义弹簧的刚度、阻尼、应力系数等参数。附加PELAST属性可以设置弹簧的动态刚度（刚度随频率变化）、动态阻尼（阻尼随频率变化）以及非线性的力和位移关系。
Entering a zero or blank for either(Gi,Ci)pairindicates a grounded
spring. A grounded pointis a point
whose displacement is constrained to zero. Also, G1 andG2 can not
be the same GRID point (same
ID), but they should be modeled coincident. Thus,spring elements do
not have physical geometry in
the same sense that beams, plates, and solids do, and that is why
they are called zero dimensional.
翻译：任何一对Gi、Ci为零或者空白，表示是连接地面的弹簧单元，地面的位移始终是零。另外G1、G2不能是同一个节点（ID相同），但是它们应该对齐。弹簧单元不像粱、板壳、实体那样具有几何特征，因而被称为零维单元。
2.4 阻尼单元
The CDAMP1, CDAMP2, CDAMP3, CDAMP4, and CDAMP5 entries define
scalar dampers in a
manner similar to the scalar spring definitions. The associated
PDAMP entry contains only a value
for the scalar damper. You must select the mode displacement
method(PARAM,DDRMM,-1) for
element force output.
翻译：CDAMP1, CDAMP2, CDAMP3, CDAMP4,
和CDAMP5用来定义标量阻尼单元，其格式与弹簧单元类似。相关的PDAMP属性只需要定义一个阻尼值。如果要输出单元力，应该使用模态位移法（PARAM,DDRMM,-1）。
CDAMP5仅用于热传分析。
2.4 质量单元
The CMASS1, CMASS2, CMASS3, and CMASS4 entries define scalar
massesin a manner similar
to the scalar spring definitions. The associated PMASS
entrycontains only the magnitude of the
scalar mass.
翻译：CMASS1, CMASS2, CMASS3, 和
CMASS4用来定义标量质量单元，其格式与弹簧单元类似。相关的PMASS属性只需要定义一个质量数值。
CELAS2弹簧单元例子
下图中所示的简单拉伸弹簧，一端固定，另一端承受 10 lbf轴向载荷。弹簧 的轴向刚度(k)为每100 lbf/inch。GRID
1202 的位移是多少？
这个例子很简单，可以在上一章的弹簧模型的基础上进行修改得到。
注意：手动编辑dat文件时，不同字段之间用逗号作为分隔符比较清楚，不容易出错。比如，定义节点GRID的格式如下图，1202节点被定义为“GRID,1202,,100.,0.,0.,,23456”。两个连着的逗号表示中间有一个空白的字段，“23456”表示除了第1自由度之外其他5个自由度都约束。
求解该dat文件，可以查看f06文件中的结果。
D I S P L A C E M E N T
V E C T O R
POINT ID.
TYPE
T1
T2
T3
R1
R2
R3
1201
G
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
1202
G
1.000000E-01
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
……
F O R C E S
I N
S C A L A R
S P R I N G S
( C E L A S 2 )
ELEMENT
FORCE
ELEMENT
FORCE
ELEMENT
FORCE
ELEMENT
FORCE
ID.
ID.
ID.
ID.
1200
-1.000000E+01
注意：弹簧单元力的正/负号，并不是像梁单元那样表示拉伸/压缩状态，而是取决于CELAS2卡片中G1、G2这两个点的顺序，F=K*(u1-u2)。这里G1（1201）的位移是0，G2（1202）的位移是0.1，u1-u2＜0，所以弹簧单元力F是负数。
Reversing the order of G1 and G2 on the CELAS2 entry reverses the
sign of the element force. The
sign of force and stress output for scalar elements depends on how
the grid points are listed (ordered)
when you define an element, and not on a physical sense of tension
or compression. This is not the
case when you use line (one-dimensional) elements such as rods and
beams. Therefore, you should
be careful how you interpret signs when you use scalar
elements.
附（dat文件）：
ID LINEAR,SPRING2
SOL 101
TIME 2
CEND
TITLE = NX Nastran Element Library Reference 2.2.1
SUBTITLE = CELAS2 Example
LABEL = POINT LOAD AT
GRID 1202
LOAD = 1
$
DISP = ALL
FORCE = ALL
BEGIN BULK
$
$
$
$
GRID,1201,,0.,0.,0.,,123456
GRID,1202,,100.,0.,0.,,23456
$
$
$
$
$ MEMBERS ARE MODELED SPRING ELEMENTS
$
CELAS2,1200,100.,1201,1,1202,1
$
$
$ POINT LOAD
$
SLOAD,1,1202,10.
$
ENDDATA
