nx nastran 7 release guide

7/28/2019 NX Nastran 7 Release Guide

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P r o p r i e t a r y & R e s t r i c t e d R i g h t s N o t i c e

2 0 0 9 S i e m e n s P r o d u c t L i f e c y c l e M a n a g e m e n t S o f t w a r e I n c . A l l R i g h t s R e s e r v e d .T h i s s o f t w a r e a n d r e l a t e d d o c u m e n t a t i o n a r e p r o p r i e t a r y t o S i e m e n s P r o d u c t L i f e c y c l e M a n a g e m e n t S o f t w a r e I n c .

N A S T R A N i s a r e g i s t e r e d t r a d e m a r k o f t h e N a t i o n a l A e r o n a u t i c s a n d S p a c e A d m i n i s t r a t i o n . N X N a s t r a n i s a n e n h a n c e d p r o p r i e t a r y v e r s i o n d e v e l o p e d a n d m a i n t a i n e d b y S i e m e n s

P r o d u c t L i f e c y c l e M a n a g e m e n t S o f t w a r e I n c .

M S C i s a r e g i s t e r e d t r a d e m a r k o f M S C . S o f t w a r e C o r p o r a t i o n . M S C . N a s t r a n a n d M S C . P a t r a n a r e t r a d e m a r k s o f M S C . S o f t w a r e C o r p o r a t i o n .

A l l o t h e r t r a d e m a r k s a r e t h e p r o p e r t y o f t h e i r r e s p e c t i v e o w n e r s .

T A U C S C o p y r i g h t a n d L i c e n s e

T A U C S V e r s i o n 2 . 0 , N o v e m b e r 2 9 , 2 0 0 1 . C o p y r i g h t ( c ) 2 0 0 1 , 2 0 0 2 , 2 0 0 3 b y S i v a n T o l e d o , T e l - A v i v U n i v e s i t y , s t o l e d o @ t a u . a c . i l . A l l R i g h t s R e s e r v e d .

T A U C S L i c e n s e :

Y o u r u s e o r d i s t r i b u t i o n o f T A U C S o r a n y d e r i v a t i v e c o d e i m p l i e s t h a t y o u a g r e e t o t h i sL i c e n s e .

T H I S M A T E R I A L I S P R O V I D E D A S I S , W I T H A B S O L U T E L Y N O W A R R A N T Y

E X P R E S S E D O R I M P L I E D . A N Y U S E I S A T Y O U R O W N R I S K . P e r m i s s i o n i s h e r e b y g r a n t e d t o u s e o r c o p y t h i s p r o g r a m , p r o v i d e d t h a t t h e C o p y r i g h t , t h i s L i c e n s e , a n d t h e A v a i l a b i l i t y o f t h e o r i g i n a l v e r s i o n i s r e t a i n e d o n a l l c o p i e s . U s e r d o c u m e n t a t i o n o f a n y c o d e t h a t u s e s t h i s c o d e o r a n y d e r i v a t i v e c o d e m u s t c i t e t h e C o p y r i g h t , t h i s L i c e n s e , t h e A v a i l a b i l i t y n o t e , a n d " U s e d b y p e r m i s s i o n . " I f t h i s c o d e o r a n y d e r i v a t i v e c o d e i s a c c e s s i b l e f r o m w i t h i n M A T L A B , t h e n t y p i n g " h e l p t a u c s " m u s t c i t e t h e C o p y r i g h t , a n d " t y p e t a u c s " m u s t a l s o c i t e t h i s L i c e n s e a n d t h e A v a i l a b i l i t y n o t e . P e r m i s s i o n t o m o d i f y t h e c o d e a n d t o d i s t r i b u t e m o d i e d c o d e i s g r a n t e d , p r o v i d e d t h e C o p y r i g h t , t h i s L i c e n s e , a n d

t h e A v a i l a b i l i t y n o t e a r e r e t a i n e d , a n d a n o t i c e t h a t t h e c o d e w a s m o d i e d i s i n c l u d e d . T h i s s o f t w a r e i s p r o v i d e d t o y o u f r e e o f c h a r g e .

A v a i l a b i l i t y

A s o f v e r s i o n 2 . 1 , w e d i s t r i b u t e t h e c o d e i n 4 f o r m a t s : z i p a n d t a r r e d - g z i p p e d ( t g z ) , w i t h o rw i t h o u t b i n a r i e s f o r e x t e r n a l l i b r a r i e s . T h e b u n d l e d e x t e r n a l l i b r a r i e s s h o u l d a l l o w y o u t o b u i l d t h e t e s t p r o g r a m s o n L i n u x , W i n d o w s , a n d M a c O S X w i t h o u t i n s t a l l i n g a d d i t i o n a l


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C o n t a c t C o n d i t i o n s w i t h t h e E l e m e n t I t e r a t i v e S o l v e r . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 8 6

C o n t a c t S t i f f n e s s O u t p u t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 8 7 S o l i d E l e m e n t R e g i o n s b y P r o p e r t y I D B e t a C a p a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . 4 - 8 8

B C P R O P S B e t a C a p a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 - 8 9

S u r f a c e - t o - S u r f a c e G l u e I m p r o v e me n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 1

G l u e P a r a m e t e r E n h a n c e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 9 1 B G A D D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 9 3

G l u e C o n d i t i o n s i n A c o u s t i c s A n a l y s i s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 9 4 N e w G l u e R e n e m e n t A l g o r i t h m . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 9 6 B G P A R M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 9 6 G l u e S t i f f n e s s U p d a t e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 1 0 0 S o l i d E l e m e n t R e g i o n s b y P r o p e r t y I D B e t a C a p a b i l i t y . . . . . . . . . . . . . 5 - 1 0 0

B C P R O P S B e t a C a p a bi l i t y . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 1 0 1

D M P I m p r o v e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 1

M u l t i l e v e l R D M O D E S E n h a n c e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 1 0 3 D M P V M O P T M e t h o d . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 1 0 6 D M P S u p e r e l e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 1 0 7 D M P I n p u t C h a n g e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 - 1 0 8

N u m e r i c a l E n h a n c e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 1

F r e q u e n c y R e s p o n s e I m p r o v e m e n t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 1 1 1

M a t r i x D e c o m p o s i t i o n D i a g o n a l S c a l i n g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 1 1 2

E l e m e n t E n h a n c e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1

N o n s t r u c t u r a l M a s s E n h a n c e m e n t s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 1 3 N S M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 1 5 N S M 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 1 6 N S M L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 1 8 N S M L 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 2 0 N S M A D D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 2 2

G l o b a l C o m p o s i t e L a y e r s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 2 2 P C O M P G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 2 5 G P R S O R T . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 - 1 3 0

E n h a n c e d R M A X M I N O u t p u t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 1

R M A X M I N O u t p u t f o r S O L 1 0 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 1 3 1

S o l u t i o n 1 0 1 E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 1 3 2 S o l u t i o n 1 0 9 a n d 1 1 2 E x a m p l e . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 1 3 4 R M A X M I N . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 - 1 3 7


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C h a p t e r

1 D y n a m i c s

M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s

M u l t i - b o d y D y n a m i c s S o f t w a r e I n t e r f a c e

P r i o r t o N X N a s t r a n 7 . 0 , t h e R E C U R D Y N R F I c a s e c o n t r o l c o m m a n d c o u l d b e

u s e d t o r e q u e s t a R e c u r D y n e x i n p u t l e ( R F I ) . B e c a u s e a l l f u n c t i o n a l i t y o f R E C U R D Y N R F I i s a v a i l a b l e t h r o u g h M B D E X P O R T , R E C U R D Y N R F I i s n o w o b s o l e t e . T h e M B D E X P O R T c a s e c o n t r o l c o m m a n d s h o u l d b e u s e d t o r e q u e s t a R e c u r D y n e x i n p u t l e ( R F I ) .

C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e

N X N a s t r a n c a n n o w e x p o r t a s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n o f a d y n a m i c s y s t e m f o r

u s e w i t h c o n t r o l s y s t e m s o f t w a r e . T h e s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n i s g e n e r a t e d f r o m a n N X N a s t r a n n o r m a l m o d e s s o l u t i o n a n d w r i t t e n t o a n O U T P U T 4 l e . T h e s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n a n d O U T P U T 4 l e a r e r e q u e s t e d u s i n g t h e M B D E X P O R T c a s e c o n t r o l c o m m a n d .

T h e a b i l i t y t o i n t e r f a c e w i t h c o n t r o l s y s t e m s o f t w a r e c o m p l e m e n t s t h e N X N a s t r a n a b i l i t y t o i n t e r f a c e w i t h m u l t i - b o d y d y n a m i c s s o f t w a r e . F o r a d d i t i o n a l i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e s e c a p a b i l i t i e s , s e e t h e M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m

S o f t w a r e I n t e r f a c e s c h a p t e r i n t h e N X N a s t r a n A d v a n c e d D y n a m i c A n a l y s i s U s e r s G u i d e .

S t a t e - S p a c e R e p r e s e n t a t i o n

C u s t o m a r i l y , t h e e q u a t i o n s o f m o t i o n o f a d y n a m i c s y s t e m a r e e x p r e s s e d a s a s y s t e m o f c o u p l e d s e c o n d - o r d e r d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s . T h e e q u a t i o n s c a n b e u n c o u p l e d b y s o l v i n g t h e e i g e n v a l u e p r o b l e m a n d t r a n s f o r m i n g t h e s y s t e m t o

m o d a l s p a c e . T h e s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n i s t h e n o b t a i n e d b y c o n v e r t i n g t h e u n c o u p l e d s e c o n d - o r d e r s y s t e m t o a s y s t e m o f r s t - o r d e r d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s . B e c a u s e e a c h u n c o u p l e d s e c o n d - o r d e r d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n p r o d u c e s t w o r s t - o r d e r


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M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s 3

A s e c o n d e i g e n s o l u t i o n o n t h e r e d u c e d s y s t e m

C o n t r o l S y s t e m E x p o r t P r o c e d u r e

T h e i n p u t l e u s e d t o c r e a t e a n O U T P U T 4 l e f o r u s e w i t h c o n t r o l s y s t e m s o f t w a r e i s s i m i l a r t o t h e i n p u t l e f o r a S O L 1 0 3 m o d a l s o l u t i o n , e x c e p t f o r t h e f o l l o w i n g :

T h e M B D E X P O R T c a s e c o n t r o l c o m m a n d i s u s e d . T h e O P 4 = u n i t a n d S T A T E S P A C E o p t i o n s c r e a t e a s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n t h a t i s w r i t t e n t o a n O U T P U T 4 l e .

T h e U S E T i b u l k e n t r y w i t h t h e U 7 s e t s p e c i e d d e n e s t h e i n p u t D O F o f t h e s y s t e m .

T h e U S E T i b u l k e n t r y w i t h t h e U 8 s e t s p e c i e d d e n e s t h e o u t p u t D O F o f t h e s y s t e m .

A n A S S I G N s t a t e m e n t i s i n c l u d e d i n t h e l e m a n a g e m e n t s e c t i o n o f t h e i n p u t

l e t h a t s p e c i e s t h e l e n a m e o f t h e O U T P U T 4 l e .

E x a m p l e : U s e o f N o r m a l M o d e s R e d u c t i o n

I n t h i s e x a m p l e , t h e s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n i s g e n e r a t e d u s i n g m o d a l r e s u l t s f r o m a n o r m a l m o d e s r e d u c t i o n . D O F 1 - 6 f o r n o d e 2 5 a r e t h e i n p u t D O F a n d D O F 1 - 6 f o r n o d e 1 7 5 a r e t h e o u t p u t D O F . B e c a u s e n o r m a l m o d e s r e d u c t i o n i s u s e d , t h e i n p u t l e r e q u e s t s a d d i t i o n a l r e s i d u a l v e c t o r m o d e s .

A S S I G N O U T P U T 4 = f i l e n a m e . o p 4 U N I T = 2 2 F O R M = F O R M A T T E D

$S O L 1 0 3 $C E N D $$ U s e M B D E X P O R T t o r e q u e s t a s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n w r i t t e n t o a n $ O U T P U T 4 f i l e $M B D E X P O R T O P 4 = 2 2 S T A T E S P A C E F L E X B O D Y = Y E S $$ U s e M E T H O D t o s e l e c t t h e E I G R L o p t i o n s u s e d f o r t h e n o r m a l m o d e s s o l u t i o n

$M E T H O D = 1 $D I S P L A C E M E N T = A L L $B E G I N B U L K $$ U s e E I G R L t o d e f i n e e i g e n v a l u e o p t i o n s f o r t h e n o r m a l m o d e s s o l u t i o n $E I G R L , 1 , , , 5 0 $

$ U s e U S E T U 7 t o d e f i n e t h e i n p u t D O F $U S E T , U 7 , 2 5 , 1 2 3 4 5 6 $


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4 M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s

$ U s e U S E T U 8 t o d e f i n e t h e o u t p u t D O F

$U S E T , U 8 , 1 7 5 , 1 2 3 4 5 6 $$ U s e U S E T U 6 a n d P A R A M R E S V E C t o r e q u e s t r e s i d u a l v e c t o r m o d e s a t i n p u t $ a n d o u t p u t D O F $U S E T , U 6 , 2 5 , 1 2 3 4 5 6 $P A R A M , R E S V E C , Y E S $. . . . . . . . . . . . . . . $E N D D A T A

I f y o u s e l e c t c o m p o n e n t m o d e s y n t h e s i s ( C r a i g - B a m p t o n ) a s t h e m o d a l r e d u c t i o n m e t h o d , t h e i n p u t l e m u s t a l s o i n c l u d e :

A n R S M E T H O D c a s e c o n t r o l c o m m a n d t o s e l e c t t h e e i g e n v a l u e o p t i o n s u s e d f o r t h e c o m p o n e n t m o d e s y n t h e s i s r e d u c t i o n .

A n A S E T b u l k e n t r y t o d e n e t h e i n p u t D O F .

A n S P O I N T b u l k e n t r y t o d e n e a d d i t i o n a l D O F n e e d e d t o s t o r e t h e c o m p o n e n t m o d e s .

A Q S E T b u l k e n t r y t o s t o r e t h e c o m p o n e n t m o d e s .

E x a m p l e : U s e o f C o m p o n e n t M o d e S y n t h e s i s R e d u c t i o n

I n t h i s e x a m p l e , t h e s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n i s g e n e r a t e d u s i n g m o d a l r e s u l t s f r o m a c o m p o n e n t m o d e s y n t h e s i s m o d a l r e d u c t i o n . D O F 1 - 6 o f n o d e s 2 5 a n d 1 7 5 a r e t h e c o n s t r a i n t D O F . D O F 1 - 6 f o r n o d e 2 5 a r e t h e i n p u t D O F a n d D O F 1 - 6 f o r n o d e 1 7 5 a r e t h e o u t p u t D O F .

A S S I G N O U T P U T 4 = f i l e n a m e . o p 4 U N I T = 2 2 F O R M = F O R M A T T E D $S O L 1 0 3 $C E N D

$$ U s e M B D E X P O R T t o r e q u e s t a s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n w r i t t e n t o a n $ O U T P U T 4 f i l e $M B D E X P O R T O P 4 = 2 2 S T A T E S P A C E F L E X B O D Y = Y E S $$ U s e R S M E T H O D t o s e l e c t t h e E I G R L o p t i o n s u s e d f o r t h e c o m p o n e n t m o d e $ s y n t h e s i s r e d u c t i o n $R S M E T H O D = 1 0 0 $

$ U s e M E T H O D t o s e l e c t t h e E I G R L o p t i o n s u s e d f o r t h e n o r m a l m o d e s s o l u t i o n $M E T H O D = 1 $


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M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s 7

a r e t h e r e d u c e d m a s s , d a m p i n g , a n d s t i f f n e s s m a t r i c e s , r e s p e c t i v e l y . S i m i l a r l y ,

p r e m u l t i p l y i n g E q u a t i o n 1 2 b y Tf h a n d r e a r r a n g i n g y i e l d s

U s i n g t h e n a t u r a l f r e q u e n c i e s , m o d e s s h a p e s , a n d r e d u c e d m a s s , d a m p i n g , a n d s t i f f n e s s m a t r i c e s , N X N a s t r a n w r i t e s t h e R e c u r D y n e x i n p u t l e ( R F I ) a n d A D A M S m o d a l n e u t r a l l e ( M N F ) .

S t a t e - S p a c e R e p r e s e n t a t i o n u s i n g N o r m a l M o d e s R e d u c t i o n

F o r t h e s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n u s e d i n a c o n t r o l s y s t e m s i m u l a t i o n , t h e r e i s a s u b s e t o f t h e f - s e t D O F t h a t a r e o f i n t e r e s t . T h e s e a r e t h e o u t p u t D O F , w h i c h w e d e s i g n a t e a s t h e j - s e t f o r t h e f o l l o w i n g c a l c u l a t i o n s . I t i s p o s s i b l e t o u s e a p a r t i t i o n m a t r i x Sj f t o r e d u c e t h e r e s p o n s e f r o m t h e f u l l f - s e t t o t h e s m a l l e r j - s e t a s f o l l o w s :

E q u a t i o n 1 - 5 .

I n i t s s i m p l e s t f o r m , t h e m a t r i x Sj f i s a p a r t i t i o n i n g m a t r i x o f 0 s a n d 1 s . I f s o m e o f t h e o u t p u t D O F a r e d e p e n d e n t ( t h a t i s , i n t h e N X N a s t r a n m - s e t ) , t h e f o r m i s s l i g h t l y m o r e c o m p l i c a t e d . S i m i l a r l y , t h e r e i s a s u b s e t o f t h e f - s e t D O F t h a t i s t h e f o r c e i n p u t D O F . T h e s e D O F a r e d e s i g n a t e d h e r e a s t h e i - s e t . A p a r t i t i o n m a t r i x

Ri f r e l a t e s t h e f - s e t Pf f o r c e v e c t o r t o t h e i - s e t i n p u t Pi f o r c e v e c t o r a s f o l l o w s :

E q u a t i o n 1 - 6 .

T o o b t a i n a s t a t e - s p a c e r e p r e s e n t a t i o n , b e g i n b y r e a r r a n g i n g E q u a t i o n 1 4 a n d

i n s e r t i n g E q u a t i o n 1 6 t o o b t a i n :

E q u a t i o n 1 - 7 .

F o r s i m p l i c i t y , a s s u m e t h a t t h e m o d a l d a m p i n g m a t r i x dh h i s g i v e n b y

w h e r e Zh h i s a d i a g o n a l m a t r i x o f a l l t h e m o d a l d a m p i n g r a t i o s a n d wh h i s g i v e n b y


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8 M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s

w h e r e w a r e t h e n a t u r a l f r e q u e n c i e s . B e c a u s e mh h i s a l s o a d i a g o n a l m a t r i x , dh h i sa d i a g o n a l m a t r i x .

N o w c o n v e r t t h e a b o v e s y s t e m o f h s e c o n d o r d e r d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s t o a s y s t e m

o f 2 h r s t o r d e r d i f f e r e n t i a l e q u a t i o n s b y c r e a t i n g a s t a t e v e c t o r x2 h w h i c h i s r e l a t e d t o gh a s f o l l o w s :

E q u a t i o n 1 - 8 .

U s i n g E q u a t i o n 1 8 , E q u a t i o n 1 7 c a n b e r e w r i t t e n a s

w h e r e

H e r e t h e s u b m a t r i x Ih h i s t h e i d e n t i t y m a t r i x a n d t h e s u b m a t r i c e s 0 h h a n d 0 h ia r e n u l l m a t r i c e s . T h e s t a t e - s p a c e o u t p u t v e c t o r Y2 j i s c o m p u t e d b y s u b s t i t u t i n g E q u a t i o n 1 3 i n t o E q u a t i o n 1 5 . C o m p a r i n g t h e r e s u l t i n g e x p r e s s i o n t o E q u a t i o n 1 8, o n e c a n w r i t e

w h e r e

a n d t h e s u b m a t r i x 0 j h i s a n u l l m a t r i x .


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18/255

1 0 M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s

E q u a t i o n 1 - 1 1 .

w h e r e

T h e m o d e s o f t h e s y s t e m a r e f o u n d b y s o l v i n g t h e f o l l o w i n g e i g e n v a l u e p r o b l e m :

w h e r e z h i s t h e m a t r i x o f e i g e n v e c t o r s f o r t h e r e d u c e d s y s t e m , h h i s t h e d i a g o n a l m a t r i x o f n a t u r a l f r e q u e n c i e s s q u a r e d f o r t h e r e d u c e d s y s t e m , a n d h i s t h e n u m b e r o f m o d e s . W h e n s o l v i n g t h i s e i g e n v a l u e p r o b l e m , i t i s i m p o r t a n t t h a t m o d a l t r u n c a t i o n d o e s n o t o c c u r ( i . e . t h e d i m e n s i o n o f h a n d z s h o u l d b e t h e s a m e ) . M o d a l t r u n c a t i o n w o u l d c a u s e s t a t i c r e s i d u a l s t i f f n e s s e f f e c t s f r o m t h e c o m p o n e n t m o d e s y n t h e s i s r e d u c t i o n t o b e l o s t .

N o w t h e p h y s i c a l r e s p o n s e u z i s t r a n s f o r m e d t o m o d a l r e s p o n s e gh u s i n g

E q u a t i o n 1 - 1 2 .

S u b s t i t u t i n g E q u a t i o n 1 1 2 i n t o E q u a t i o n 1 1 1 a n d p r e m u l t i p l y i n g b y Tz h g i v e s

E q u a t i o n 1 - 1 3 .

w h e r e

a r e t h e r e d u c e d m a s s , d a m p i n g , a n d s t i f f n e s s m a t r i c e s , r e s p e c t i v e l y . T h e m a t r i x o f e i g e n v a l u e s i s g i v e n b y


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21/255

M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s 1 3

w h i c h i s i d e n t i c a l t o E q u a t i o n 1 5 w h e n

I f o u t p u t D O F a r e o n l y i n t h e f - s e t , t h e p a r t i t i o n i n g m a t r i x c o n s i s t s o f 0 s a n d 1 s . I f , h o w e v e r , a n o u t p u t D O F i s o n a d e p e n d e n t D O F ( m - s e t ) , t h e G m n t r a n s f o r m a t i o n m a t r i x i s u s e d i n t h e c a l c u l a t i o n a n d t h e p a r t i t i o n i n g f a c t o r s m a y a s s u me v a l u e s

o t h e r t h a n 0 a n d 1 .

S i m i l a r l y , t h e f u l l m o d e l D O F s i z e ( g - s e t ) c a n b e p a r t i t i o n e d t o t h e f o r c e i n p u t D O F ( i - s e t ) u s i n g

E q u a t i o n 1 - 1 9 .

E q u a t i o n 1 1 9 c a n t h e n b e p a r t i t i o n e d i n t o d e p e n d e n t D O F ( m - s e t ) a n d i n d e p e n d e n t D O F ( n - s e t ) a s f o l l o w s :

E q u a t i o n 1 - 2 0 .

w h e r e b a r o v e r s c r i p t s i n d i c a t e t h a t t h e m a t r i x w a s a v e c t o r p r i o r t o t r a n s f o r m a t i o n . B y t r a n s f o r m i n g E q u a t i o n 1 2 0 , i t c a n b e s h o w n t h a t t h e d e p e n d e n t a n d i n d e p e n d e n t f o r c e s a r e r e l a t e d a s f o l l o w s :

E q u a t i o n 1 - 2 1 .

S u b s t i t u t i n g v e c t o r s a n d f r o m E q u a t i o n 1 2 0 i n t o E q u a t i o n 1 2 1 g i v e s

E q u a t i o n 1 - 2 2 .


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1 4 M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s

P a r t i t i o n i n g t h e n - s e t o f E q u a t i o n 1 2 2 i n t o t h e f r e e D O F ( f - s e t ) a n d r e s t r a i n e d

D O F ( s - s e t ) g i v e s

E q u a t i o n 1 - 2 3 .

B e c a u s e i n p u t f o r c e s a r e n o t s p e c i e d o n r e s t r a i n e d D O F , a r e s t r a i n e d D O F c a n n o t b e a n i n p u t f o r c e D O F . T h u s , E q u a t i o n 1 2 3 s i m p l i e s t o

w h i c h i s i d e n t i c a l t o E q u a t i o n 1 6 w h e n

I f t h e i n p u t D O F a r e o n l y i n t h e f - s e t , t h e p a r t i t i o n i n g m a t r i x c o n s i s t s o f 0 s a n d 1 s . I f , h o w e v e r , a n i n p u t D O F i s o n a d e p e n d e n t D O F ( m - s e t ) , t h e G m n t r a n s f o r m a t i o n m a t r i x i s u s e d i n t h e c a l c u l a t i o n a n d t h e p a r t i t i o n i n g f a c t o r s m a y a s s u m e v a l u e s o t h e r t h a n 0 a n d 1 .

D a m p i n g

I n N X N a s t r a n , d a m p i n g c a n b e d e n e d a s p h y s i c a l v i s c o u s ( f o r e x a m p l e , C D A M P ) , a n d / o r p h y s i c a l s t r u c t u r a l ( f o r e x a m p l e , G E o n M A T b u l k e n t r i e s ) , a n d / o r

u s e r - d e n e d m o d a l d a m p i n g ( f o r e x a m p l e , S D A M P I N G ) . N X N a s t r a n c o m b i n e s t h e v a r i o u s d a m p i n g i n p u t s i n t o a s i n g l e v i s c o u s m o d a l d a m p i n g m a t r i x u s i n g t h e f o l l o w i n g e q u a t i o n :

E qu a t i o n 1 - 2 4 .

w h e r e D( 1 )f f i s p h y s i c a l d a m p i n g f r o m e l e m e n t s , D( 2 )f f i s p h y s i c a l d a m p i n g f r o m D M I G m a t r i x i n p u t , K( e )f f i s t h e e l e m e n t a l s t i f f n e s s m a t r i x , K4( 2 )f f i s s t r u c t u r a l d a m p i n g f r o m D M I G i n p u t , G a n d G e a r e s t r u c t u r a l d a m p i n g c o e f c i e n t s , a n d w 3 a n d w 4 a r e f r e q u e n c y p a r a m e t e r s u s e d f o r c o n v e r t i n g s t r u c t u r a l d a m p i n g t o v i s c o u s d a m p i n g .

W h e n p e r f o r m i n g a m o d a l r e d u c t i o n , E q u a t i o n 1 2 4 i s r e d u c e d t o m o d a l D O F u s i n g


23/255

M u l t i - b o d y D y n a m i c s a n d C o n t r o l S y s t e m S o f t w a r e I n t e r f a c e s 1 5

U n l i k e t h e m o d a l m a s s a n d s t i f f n e s s m a t r i c e s , t h e r e d u c e d d a m p i n g m a t r i x i s

g e n e r a l l y n o t d i a g o n a l . I f t h e c o m p o n e n t m o d e s y n t h e s i s m e t h o d i s u s e d , a s e c o n d t r a n s f o r m a t i o n i s p e r f o r m e d .

O f t e n , u s e r s d o n o t u s e m o d a l d a m p i n g f r o m p h y s i c a l c o n t r i b u t i o n s . I n s t e a d t h e y c r e a t e a u s e r - d e n e d m o d a l d a m p i n g g i v e n b y

w h e r e Zh h i s a d i a g o n a l m a t r i x o f a l l t h e m o d a l d a m p i n g r a t i o s a n d wh h i s g i v e n b y

w h e r e w a r e t h e n a t u r a l f r e q u e n c i e s . B e c a u s e mh h i s a d i a g o n a l m a t r i x , dh h i s

a l s o a d i a g o n a l m a t r i x . T h e r e f o r e , t h e t o t a l m o d a l d a m p i n g f r o m r e d u c e d p h y s i c a l a n d u s e r - d e n e d c o n t r i b u t i o n s i s g i v e n b y


24/255


25/255


26/255

1 8 M B D E X P O R T M u l t i - B o d y D y n a m i c s E x p o r t

D e s c r i b e r M e a n i n g

P A R T I A L M a s s i n v a r i a n t s 6 a n d 8 a r e n o t c o m p u t e d .

C O N S T A N T M a s s i n v a r i a n t s 1 , 2 , 3 a n d 9 a r e c o m p u t e d .

F U L L A l l n i n e m a s s i n v a r i a n t s a r e c o m p u t e d .

N O N E N o m a s s i n v a r i a n t s a r e c o m p u t e d .

P S E T I D S e l e c t s a s e t o f e l e m e n t s d e n e d i n t h e O U T P U T ( P L O T ) ( i n c l u d i n g P L O T E L ) w h o s e c o n n e c t i v i t y i s e x p o r t e d i n t o t h e R F I . ( S e e R e m a r k 1 6 )

N O N E N o s p e c i c s e t s a r e s e l e c t e d , t h u s a l l g r i d s , g e o m e t r y a n d a s s o c i a t e d m o d a l d a t a a r e w r i t t e n t o R F I ( d e f a u l t ) .

s e t i d T h e c o n n e c t i v i t y o f a s p e c i c e l e m e n t s e t i s u s e d t o e x p o r t f a c e g e o m e t r y .

A L L T h e c o n n e c t i v i t y o f a l l e l e m e n t s e t s a r e u s e d t o e x p o r t f a c eg e o m e t r y .

O U T G S T R S D e t e r m i n e s i f g r i d p o i n t s t r e s s i s w r i t t e n t o R F I .

N O D o n o t w r i t e g r i d p o i n t s t r e s s t o R F I ( d e f a u l t ) .

Y E S W r i t e g r i d p o i n t s t r e s s t o R F I .

O U T G S T R N D e t e r m i n e s i f g r i d p o i n t s t r a i n i s w r i t t e n t o R F I .

N O D o n o t w r i t e g r i d p o i n t s t r a i n t o R F I ( d e f a u l t ) .

Y E S W r i t e g r i d p o i n t s t r a i n t o R F I .

R E C V R O P 2 R e q u e s t s t h a t t h e F L E X B O D Y r u n o u t p u t a n N X N a s t r a n O P 2 l e f o r u s e i n p o s t p r o c e s s i n g o f R e c u r D y n / F l e x r e s u l t s .

N O O P 2 l e w i l l n o t b e g e n e r a t e d ( d e f a u l t ) .

Y E S O P 2 l e w i l l b e g e n e r a t e d .


27/255

M B D E X P O R T 1 9 M u l t i - B o d y D y n a m i c s E x p o r t


C H E C K R e q u e s t s d e b u g o u t p u t b e w r i t t e n t o t h e f 0 6 l e w h e n R E C V R O P 2 = Y E S ( S e e R e m a r k 2 0 ) .

N O N o d e b u g o u t p u t w i l l b e w r i t t e n ( d e f a u l t ) .

Y E S D e b u g o u t p u t w i l l b e w r i t t e n .

R E C U R D Y N S T A N D A R D R e m a r k s :

1 . T h e c r e a t i o n o f t h e R e c u r D y n F l e x I n p u t l e i s a p p l i c a b l e i n a n o n - r e s t a r t S O L 1 0 3 a n a l y s i s o n l y . T h e R F I l e n a m i n g c o n v e n t i o n i s a s f o l l o w s : j i d _ s e i d . r , w h e r e s e i d i s t h e i n t e g e r n u m b e r o f t h e s u p e r e l e m e n t ( 0 f o r r e s i d u a l - o n l y r u n ) . T h e s e l e s a r e l o c a t e d i n t h e s a m e d i r e c t o r y a s t h e j i d . f 0 6 l e .

2 . T h e c r e a t i o n o f t h e R e c u r D y n F l e x I n p u t l e i s i n i t i a t e d b y M B D E X P O R T R E C U R D Y N F L E X B O D Y = Y E S ( o t h e r d e s c r i b e r s a r e o p t i o n a l ) a l o n g w i t h t h e i n c l u s i o n o f t h e b u l k d a t a e n t r y D T I , U N I T S .

3 . T h e D a t a T a b l e I n p u t B u l k D a t a e n t r y D T I , U N I T S , w h i c h i s r e q u i r e d f o r a n M B D E X P O R T R E C U R D Y N F L E X B O D Y = Y E S r u n , i s u s e d t o s p e c i f y t h e s y s t e m o f u n i t s f o r t h e d a t a s t o r e d i n t h e R F I ( u n l i k e N X N a s t r a n , R e c u r D y n i s n o t a

u n i t l e s s c o d e ) . O n c e i d e n t i e d , t h e u n i t s w i l l a p p l y t o a l l s u p e r e l e m e n t s i n t h e m o d e l . T h e c o m p l e t e f o r m a t i s :

D T I U N I T S 1 M A S S F O R C E L E N G T H T I M E

A l l e n t r i e s a r e r e q u i r e d . A c c e p t a b l e c h a r a c t e r s t r i n g s a r e l i s t e d b e l o w .

M a s s :

K G - k i l o g r a m

L B M p o u n d - m a s s ( 0 . 4 5 3 5 9 2 3 7 k g )

S L U G s l u g ( 1 4 . 5 9 3 9 0 2 9 3 7 2 k g )

G R A M g r a m ( 1 E - 3 k g )

O Z M o u n c e - m a s s ( 0 . 0 2 8 3 4 9 5 2 k g )

K L B M k i l o p o u n d - m a s s ( 1 0 0 0 l b m ) ( 4 5 3 . 5 9 2 3 7 k g )

M G G m e g a g r a m ( 1 E 3 k g )

M G m i l l i g r a m ( 1 E - 6 k g )


28/255


29/255


M L m i l ( 2 5 . 4 E - 6 m )

M C I m i c r o i n c h ( 2 5 . 4 E - 9 m )

T i m e :

S s e c o n d

H h o u r ( 3 6 0 0 . 0 s e c )

M I N - m i n u t e ( 6 0 . 0 s e c )

M S m i l l i s e c o n d ( 1 E - 3 s e c )

M C S m i c r o s e c o n d ( 1 E - 6 s e c )

N S n a n o s e c o n d ( 1 E - 9 s e c )

D d a y ( 8 6 . 4 E 3 s e c )

4 . B e c a u s e D T I , U N I T S d e t e r m i n e s a l l u n i t s f o r t h e R F I , t h e u n i t s d e n e d i n W T M A S S , w h i c h a r e i m p o r t a n t f o r u n i t s c o n s i s t e n c y i n N X N a s t r a n , a r e i g n o r e d i n t h e o u t p u t t o t h e R F I . F o r e x a m p l e , i f t h e m o d e l m a s s i s i n k i l o g r a m s , f o r c e i n N e w t o n s , l e n g t h i n m e t e r s , a n d t i m e i n s e c o n d s , t h e n W T M A S S w o u l d e q u a l 1 e n s u r i n g t h a t N X N a s t r a n w o r k s w i t h t h e c o n s i s t e n t s e t o f k g , N , a n d m . T h e u n i t s w r i t t e n t o t h e R F I w o u l d b e : D T I , U N I T S , 1 , K G , N , M , S .

5 . Y o u c a n c r e a t e e x i b l e b o d y a t t a c h m e n t p o i n t s b y d e n i n g t h e c o m p o n e n t a s a s u p e r e l e m e n t o r p a r t s u p e r e l e m e n t , i n w h i c h c a s e t h e p h y s i c a l e x t e r n a l ( a - s e t ) g r i d s b e c o m e t h e a t t a c h m e n t p o i n t s ; o r f o r a r e s i d u a l - o n l y t y p e m o d e l , y o u c a n u s e s t a n d a r d N X N a s t r a n A S E T B u l k D a t a e n t r i e s t o d e n e t h e a t t a c h m e n t p o i n t s .

6 . T h e e i g h t m a s s v a r i a n t s a r e :


30/255


31/255


32/255


33/255


S U P E R = n , S E A L L = n i s u s e f u l w i t h m u l t i p l e s u p e r e l e m e n t m o d e l s t o s e l e c t

a n i n d i v i d u a l s u p e r e l e m e n t a s a e x i b l e b o d y . C a n n o t b e u s e d w i t h a l i n e a r S T A T S U B ( P R E L O A D ) r u n .

O U T P U T ( P L O T ) i s n e c e s s a r y t o d e n e e l e m e n t s u s e d t o s e l e c t g r i d s t o d i s p l a y t h e c o m p o n e n t i n R e c u r D y n w h e n P S E T I D = A L L o r s e t i d .

S E T n = l i s t o f e l e m e n t s ( i n c l u d i n g P L O T E L s ) i s u s e d t o s e l e c t g r i d s t o d i s p l a y t h e c o m p o n e n t .

O U T P U T ( P O S T ) i s n e c e s s a r y t o d e n e v o l u m e a n d s u r f a c e f o r g r i d s t r e s s o r s t r a i n s h a p e s .

S E T n = l i s t i s a l i s t o f e l e m e n t s f o r s u r f a c e d e n i t i o n f o r g r i d s t r e s s o r s t r a i n s h a p e s .

S t r e s s a n d s t r a i n d a t a i n t h e R F I i s l i m i t e d t o t h e s i x c o m p o n e n t s ( t h a t i s , 3 n o r m a l a n d 3 s h e a r ) f o r a g r i d p o i n t f o r a g i v e n m o d e .

S U R F A C E n S E T n N O R M A L z 3 i s u s e d t o d e n e a s u r f a c e f o r w r i t i n g s t r e s s a n d s t r a i n d a t a . O n l y o n e F I B E R s e l e c t i o n i s a l l o w e d f o r e a c h S U R F A C E , t h u s t h e u s e o f t h e F I B E R A L L k e y w o r d o n t h e S U R F A C E c a s e c o n t r o l c o m m a n d w i l l w r i t e s t r e s s e s t o t h e R F I a t t h e Z 1 b e r l o c a t i o n o n l y .

S i n c e t h e F I B E R k e y w o r d o n l y a p p l i e s t o s t r e s s e s , s t r a i n d a t a w i l l a l w a y s b e w r i t t e n t o t h e R F I a t t h e M I D l o c a t i o n .

S t r e s s a n d s t r a i n d a t a a t g r i d p o i n t s c a n o n l y b e w r i t t e n t o t h e R F I f o r s u r f a c e a n d v o l u m e t y p e e l e m e n t s ( f o r e x a m p l e , C Q U A D a n d C H E X A ) .

V O L U M E n S E T n i s a v o l u m e d e n i t i o n .

T h e d e f a u l t S Y S T E M B A S I C i s r e q u i r e d w i t h S U R F A C E o r V O L U M E .

S T R E S S ( P L O T ) i s n e c e s s a r y f o r s t r e s s s h a p e s .

S T R A I N ( P L O T ) i s n e c e s s a r y f o r s t r a i n s h a p e s .

G P S T R E S S ( P L O T ) i s n e c e s s a r y f o r g r i d p o i n t s t r e s s s h a p e s t o b e i n c l u d e d i n t h e R F I .

G P S T R A I N ( P L O T ) i s n e c e s s a r y f o r g r i d p o i n t s t r a i n s h a p e s t o b e i n c l u d e d i n t h e R F I .

T y p i c a l B u l k D a t a :

D T I , U N I T S , 1 , M A S S , F O R C E , L E N G T H , T I M E i s r e q u i r e d f o r R F I g e n e r a t i o n . F o r i n p u t l e s c o n t a i n i n g s u p e r e l e m e n t s , t h i s c o m m a n d m u s t r e s i d e i n t h e m a i n b u l k d a t a s e c t i o n .


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35/255


i n s e r t e d i n t o t h e l e m a n a g e m e n t s e c t i o n o f t h e N X N a s t r a n i n p u t l e . I t w i l l

c a u s e a n O P 2 l e w i t h a . o u t e x t e n s i o n t o b e g e n e r a t e d , w h i c h t h e n c a n b e u s e d a s i n p u t i n t o a n N X N a s t r a n S O L 1 0 3 r u n u s i n g t h e M B D R E C V R c a s e c o n t r o l c a p a b i l i t y t o p e r f o r m r e s u l t s r e c o v e r y f r o m a n R e c u r D y n / F l e x a n a l y s i s . F L E X B O D Y = Y E S i s r e q u i r e d w i t h i t s u s e .

T h e d a t a b l o c k s o u t p u t a r e :

M G G E W - p h y s i c a l m a s s e x t e r n a l s o r t w i t h w e i g h t m a s s r e m o v e d M A A E W - m o d a l m a s s

K A A E - m o d a l s t i f f n e s s C M O D E X T - c o m p o n e n t m o d e s .

T h i s c a p a b i l i t y i s l i m i t e d t o n o m o r e t h a n o n e s u p e r e l e m e n t p e r N X N a s t r a n m o d e l . R e s i d u a l - o n l y a n a l y s e s a r e s u p p o r t e d .

2 0 . S e t t i n g C H E C K = Y E S ( w h i c h i s o n l y a v a i l a b l e w h e n R E C V R O P 2 = Y E S ) i s n o tr e c o m m e n d e d f o r m o d e l s o f r e a l i s t i c s i z e d u e t o t h e a m o u n t o f d a t a t h a t w i l l b e w r i t t e n t o t h e f 0 6 .

2 1 . T h e M B D E X P O R T d a t a r o u t i n e s u s e t h e e n v i r o n m e n t v a r i a b l e T M P D I R f o r t e m p o r a r y s t o r a g e d u r i n g t h e p r o c e s s i n g o f m o d e s h a p e d a t a . A s a r e s u l t , T M P D I R m u s t b e d e n e d w h e n u s i n g M B D E X P O R T . T M P D I R s h o u l d e q u a t e t o a d i r e c t o r y s t r i n g f o r t e m p o r a r y d i s k s t o r a g e , p r e f e r a b l y o n e w i t h a l a r g e a m o u n t o f f r e e s p a c e .

A D A M S S T A N D A R D D e s c r i b e r s :


A D A M S G e n e r a t e A D A M S I n t e r f a c e M o d a l N e u t r a l F i l e ( M N F ) .

F L E X B O D Y R e q u e s t s t h e g e n e r a t i o n o f M N F .

N O S t a n d a r d N X N a s t r a n s o l u t i o n w i t h o u t M N F c r e a t i o n ( d e f a u l t ) .

Y E S M N F g e n e r a t i o n r e q u e s t e d .

F L E X O N L Y D e t e r m i n e s i f s t a n d a r d D M A P s o l u t i o n r u n s o r n o t a f t e r M N F c r e a t i o n i s c o m p l e t e .

Y E S O n l y M N F c r e a t i o n o c c u r s ( d e f a u l t ) .

N O M N F l e c r e a t i o n o c c u r s a l o n g w i t h s t a n d a r d D M A P s o l u t i o n .

M I N V A R D e t e r m i n e s h o w m a s s i n v a r i a n t s a r e c o m p u t e d .


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P A R T I A L M a s s i n v a r i a n t s 5 a n d 9 a r e n o t c o m p u t e d .

C O N S T A N T M a s s i n v a r i a n t s 1 , 2 , 6 a n d 7 a r e c o m p u t e d .

F U L L A l l n i n e m a s s i n v a r i a n t s a r e c o m p u t e d .

N O N E N o m a s s i n v a r i a n t s a r e c o m p u t e d .

P S E T I D S e l e c t s a s e t o f e l e m e n t s d e n e d i n t h e O U T P U T ( P L O T ) s e c t i o n ( i n c l u d i n g P L O T E L ) o r o n a s k e t c h l e w h o s e c o n n e c t i v i t y i s e x p o r t e d t o f a c e g e o m e t r y t o b e u s e d i n A D A M S . ( S e e R e m a r k 1 5 )

N O N E A l l g r i d s , g e o m e t r y a n d a s s o c i a t e d m o d a l d a t a i s w r i t t e n t o M N F ( d e f a u l t ) .

s e t i d T h e c o n n e c t i v i t y o f a s p e c i c e l e m e n t s e t i s u s e d t o e x p o r t f a c e g e o m e t r y .

A L L T h e c o n n e c t i v i t y o f a l l e l e m e n t s e t s a r e u s e d t o e x p o r t f a c eg e o m e t r y .

s k t u n i t T h e c o n n e c t i v i t y o f e l e m e n t f a c e s d e n e d o n a s k e t c h l e i s u s e d t o e x p o r t f a c e g e o m e t r y . N o t e t h a t t h e v a l u e m u s t b e a n e g a t i v e n u m b e r t o d i s t i n g u i s h i t f r o m a s e t i d v a l u e .

O U T G S T R S D e t e r m i n e s i f g r i d p o i n t s t r e s s i s w r i t t e n t o M N F .

N O D o n o t w r i t e g r i d p o i n t s t r e s s t o M N F ( d e f a u l t ) .

Y E S W r i t e g r i d p o i n t s t r e s s t o M N F .

O U T G S T R N D e t e r m i n e s i f g r i d p o i n t s t r a i n i s w r i t t e n t o M N F .

N O D o n o t w r i t e g r i d p o i n t s t r a i n t o M N F ( d e f a u l t ) .

Y E S W r i t e g r i d p o i n t s t r a i n t o M N F .

R E C V R O P 2 R e q u e s t s t h a t t h e F L E X B O D Y r u n o u t p u t a n N X N a s t r a n O P 2 l e f o r u s e i n p o s t p r o c e s s i n g o f A D A M S / F l e x r e s u l t s .

N O O P 2 l e w i l l n o t b e g e n e r a t e d ( d e f a u l t ) .


37/255



Y E S O P 2 l e w i l l b e g e n e r a t e d .

C H E C K R e q u e s t s d e b u g o u t p u t b e w r i t t e n t o t h e f 0 6 l e w h e n R E C V R O P 2 = Y E S ( S e e R e m a r k 1 8 ) .

N O N o d e b u g o u t p u t w i l l b e w r i t t e n ( d e f a u l t ) .

Y E S D e b u g o u t p u t w i l l b e w r i t t e n .

A D A M S S T A N D A R D R e m a r k s :

1 . T h e c r e a t i o n o f t h e A d a m s M N F , w h i c h i s a p p l i c a b l e i n a n o n - r e s t a r t S O L 1 0 3 a n a l y s i s o n l y , i s i n i t i a t e d b y M B D E X P O R T A D A M S F L E X B O D Y = Y E S ( o t h e r d e s c r i b e r s a r e o p t i o n a l ) a l o n g w i t h t h e i n c l u s i o n o f t h e b u l k d a t a e n t r y D T I , U N I T S . T h e M N F l e n a m i n g c o n v e n t i o n i s a s f o l l o w s : j i d _ s e i d . m n f , w h e r e s e i d i s t h e i n t e g e r n u m b e r o f t h e s u p e r e l e m e n t ( 0 f o r r e s i d u a l - o n l y r u n ) . T h e l o c a t i o n o f t h e s e l e s i s t h e s a m e d i r e c t o r y a s t h e j i d . f 0 6 l e .

2 . T h e D a t a T a b l e I n p u t B u l k D a t a e n t r y D T I , U N I T S , w h i c h i s r e q u i r e d f o r a n M B D E X P O R T A D A M S F L E X B O D Y = Y E S r u n , i s u s e d t o s p e c i f y t h e s y s t e m o f u n i t s f o r t h e d a t a s t o r e d i n t h e M N F . U n l i k e N X N a s t r a n , A D A M S i s n o t a u n i t l e s s c o d e . O n c e i d e n t i e d , t h e u n i t s w i l l a p p l y t o a l l s u p e r e l e m e n t s i n t h e m o d e l . T h e c o m p l e t e f o r m a t i s :

D T I U N I T S 1 M A S S F O R C E L E N G T H T I M E

A l l e n t r i e s a r e r e q u i r e d . A c c e p t a b l e c h a r a c t e r s t r i n g s a r e l i s t e d b e l o w .

M a s s :

K G - k i l o g r a m

L B M p o u n d - m a s s ( 0 . 4 5 3 5 9 2 3 7 k g )

S L U G s l u g ( 1 4 . 5 9 3 9 0 2 9 3 7 2 k g )

G R A M g r a m ( 1 E - 3 k g )

O Z M o u n c e - m a s s ( 0 . 0 2 8 3 4 9 5 2 k g )

K L B M k i l o p o u n d - m a s s ( 1 0 0 0 l b m ) ( 4 5 3 . 5 9 2 3 7 k g )

M G G m e g a g r a m ( 1 E 3 k g )

M G m i l l i g r a m ( 1 E - 6 k g )

M C G m i c r o g r a m ( 1 E - 9 k g )

N G n a n o g r a m ( 1 E - 1 2 k g )


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U T O N U . S . t o n ( 9 0 7 . 1 8 4 7 4 k g )

S L I s l i n c h ( 1 7 5 . 1 2 6 8 3 5 2 k g )

F o r c e :

N N e w t o n

L B F p o u n d - f o r c e ( 4 . 4 4 8 2 2 1 6 1 5 2 6 N )

K G F k i l o g r a m s - f o r c e ( 9 . 8 0 6 6 5 N )

O Z F o u n c e - f o r c e ( 0 . 2 7 8 0 1 3 9 N ) D Y N E d y n e ( 1 E - 5 N )

K N k i l o n e w t o n ( 1 E 3 N )

K L B F k i l o p o u n d - f o r c e ( 1 0 0 0 l b f ) ( 4 4 4 8 . 2 2 1 6 1 5 2 6 N )

M N m i l l i n e w t o n ( 1 E - 3 N )

M C N m i c r o n e w t o n ( 1 E - 6 N )

N N n a n o n e w t o n ( 1 E - 9 N )

L e n g t h :

M m e t e r

K M k i l o m e t e r ( 1 E 3 m )

C M c e n t i m e t e r ( 1 E - 2 m )

M M m i l l i m e t e r ( 1 E - 3 m )

M I m i l e ( 1 6 0 9 . 3 4 4 m )

F T f o o t ( 0 . 3 0 4 8 m )

I N i n c h ( 2 5 . 4 E - 3 m )

M C M m i c r o m e t e r ( 1 E - 6 m )

N M n a n o m e t e r ( 1 E - 9 m )

A A n g s t r o m ( 1 E - 1 0 m )

Y D y a r d ( 0 . 9 1 4 4 m )

M L m i l ( 2 5 . 4 E - 6 m )

M C I m i c r o i n c h ( 2 5 . 4 E - 9 m )

T i m e :

S s e c o n d


39/255


40/255


41/255


N = n u m b e r o f g r i d s .

6 . T o a c c u r a t e l y c a p t u r e t h e m o d e s h a p e s w h e n s u p p l y i n g S P O I N T / Q S E T c o m b i n a t i o n s , t h e n u m b e r o f S P O I N T S ( n s ) s h o u l d b e a t l e a s t n s = n + ( 6 + p ) , a s s u m i n g t h a t r e s i d u a l e x i b i l i t y i s o n . I n t h e a b o v e e q u a t i o n f o r n s , t h e n u m b e r o f m o d e s ( n ) i s s p e c i e d o n t h e E I G R ( M E T H O D = L A N ) o r E I G R L B u l k D a t a e n t r i e s ; t h e n u m b e r o f l o a d c a s e s i s p . I n g e n e r a l , y o u c a n n o t h a v e t o o m a n y S P O I N T s , a s e x c e s s o n e s a r e t r u n c a t e d w i t h n o p e r f o r m a n c e p e n a l t y .

7 . F o r F L E X B O D Y = Y E S r u n s , r e s i d u a l v e c t o r s f o r t h e c o m p o n e n t s h o u l d a l w a y s b e

c a l c u l a t e d a s t h e y r e s u l t i n a m o r e a c c u r a t e r e p r e s e n t a t i o n o f t h e c o m p o n e n t s h a p e s a t l i t t l e a d d i t i o n a l c o s t .

8 . O M I T o r O M I T 1 B u l k D a t a e n t r i e s a r e n o t s u p p o r t e d .

9 . L u m p e d m a s s f o r m u l a t i o n ( d e f a u l t ) i s r e q u i r e d . E i t h e r l e a v e P A R A M , C O U P M A S S o u t o f t h e i n p u t l e o r s u p p l y P A R A M , C O U P M A S S , - 1 ( d e f a u l t ) t o e n s u r e l u m p e d m a s s .

1 0 . P - e l e m e n t s a r e n o t a l l o w e d b e c a u s e t h e y a l w a y s u s e a c o u p l e d m a s s f o r m u l a t i o n . L i k e w i s e , t h e M F L U I D u i d s t r u c t u r e i n t e r f a c e i s n o t a l l o w e d b e c a u s e t h e v i r t u a l m a s s m a t r i x i t g e n e r a t e s i s n o t d i a g o n a l .

1 1 . P A R A M , W T M A S S , v a l u e w i t h a v a l u e o t h e r t h a n 1 . 0 m a y b e u s e d w i t h a n N X N a s t r a n r u n g e n e r a t i n g a n M N F . I t m u s t h a v e c o n s i s t e n t u n i t s w i t h r e g a r d t o t h e D T I , U N I T S B u l k D a t a e n t r y . B e f o r e g e n e r a t i n g t h e M N F , N X N a s t r a n w i l l a p p r o p r i a t e l y s c a l e t h e W T M A S S f r o m t h e p h y s i c a l m a s s m a t r i x a n d m o d e

s h a p e s .

1 2 . T h e r e i s a d i s t i n c t i o n b e t w e e n h o w a n M B D E X P O R T A D A M S F L E X B O D Y = Y E S r u n h a n d l e s e l e m e n t - s p e c i c l o a d s ( s u c h a s a P L O A D 4 e n t r y ) v e r s u s t h o s e t h a t a r e g r i d - s p e c i c ( s u c h a s a F O R C E e n t r y ) , e s p e c i a l l y w h e n s u p e r e l e m e n t s a r e u s e d . T h e s u p e r e l e m e n t s e e s t h e t o t a l e l e m e n t - s p e c i c a p p l i e d l o a d . F o r g r i d - s p e c i c l o a d s , t h e l o a d s a t t a c h e d t o a n e x t e r n a l g r i d w i l l m o v e d o w n s t r e a m w i t h t h e g r i d . T h a t i s t o s a y , i t i s p a r t o f t h e b o u n d a r y a n d n o t p a r t o f t h e

s u p e r e l e m e n t . T h i s d i s t i n c t i o n a p p l i e s t o a s u p e r e l e m e n t r u n a n d n o t t o a r e s i d u a l - o n l y o r p a r t s s u p e r e l e m e n t r u n .

1 3 . T h e l o a d s s p e c i e d i n N X N a s t r a n g e n e r a l l y f a l l i n t o t w o c a t e g o r i e s : n o n - f o l l o w e r o r x e d d i r e c t i o n l o a d s ( n o n - c i r c u l a t o r y ) a n d f o l l o w e r l o a d s ( c i r c u l a t o r y ) . T h e f o l l o w e r l o a d s a r e n o n c o n s e r v a t i v e i n n a t u r e . E x a m p l e s o f x e d d i r e c t i o n l o a d s a r e t h e F O R C E e n t r y o r a P L O A D 4 e n t r y w h e n i t s d i r e c t i o n i s s p e c i e d v i a d i r e c t i o n c o s i n e s . E x a m p l e s o f f o l l o w e r l o a d s a r e t h e F O R C E 1 e n t r y o r t h e

P L O A D 4 e n t r y w h e n u s e d t o a p p l y a n o r m a l p r e s s u r e . B y d e f a u l t i n N X N a s t r a n , t h e f o l l o w e r l o a d s a r e a l w a y s a c t i v e i n S O L 1 0 3 a n d w i l l r e s u l t i n f o l l o w e r s t i f f n e s s b e i n g a d d e d t o t h e d i f f e r e n t i a l s t i f f n e s s a n d e l a s t i c s t i f f n e s s


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T h e g r i d s d e n e d f o r t h e e l e m e n t s f a c e s i n t h e s k e t c h l e , a l o n g w i t h a l l e x t e r n a l ( i . e . b o u n d a r y ) g r i d s f o r t h e s u p e r e l e m e n t s , w i l l b e t h e o n l y g r i d s ( a n d t h e i r a s s o c i a t e d d a t a ) w r i t t e n t o t h e M N F .

T h e f o r m a t o f t h e s k e t c h l e , w h i c h d e s c r i b e s t h e m e s h a s a c o l l e c t i o n o f f a c e s , m u s t b e a s f o l l o w s :

f a c e _ c o u n t f a c e _ 1 _ n o d e _ c o u n t f a c e _ 1 _ n o d e i d _ 1 f a c e _ 1 _ n o d e i d _ 2 . . . f a c e _ 2 _ n o d e _ c o u n t f a c e _ 2 _ n o d e i d _ 1 f a c e _ 2 _ n o d e i d _ 2 . . .

< e t c >

F a c e s m u s t h a v e a n o d e c o u n t o f a t l e a s t t w o . F o r e x a m p l e , a m e s h c o m p r i s e d o f a s i n g l e b r i c k e l e m e n t m i g h t b e d e s c r i b e d a s f o l l o w s :

64 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 2 1 0 0 3 4 1 0 0 7 1 0 0 6 1 0 0 5 1 0 0 4 4 1 0 0 0 1 0 0 4 1 0 0 5 1 0 0 1 4 1 0 0 1 1 0 0 5 1 0 0 6 1 0 0 2 4 1 0 0 2 1 0 0 6 1 0 0 7 1 0 0 3

4 1 0 0 3 1 0 0 7 1 0 0 4 1 0 0 0

A l t e r n a t i v e l y , t h e m e s h m i g h t b e d e s c r i b e d a s a s t i c k g u r e u s i n g a c o l l e c t i o n o fl i n e s ( t w o n o d e f a c e s ) , a s s h o w n b e l o w :

82 1 0 1 1 0 2 2 1 0 2 1 0 3 2 1 0 3 1 0 4 2 1 0 4 1 0 5 2 1 0 5 1 0 6 2 1 0 6 1 0 7 2 1 0 7 1 0 8 2 1 0 8 1 0 9

1 6 . T y p i c a l N X N a s t r a n d a t a e n t r y r e q u i r e m e n t s a r e d e s c r i b e d b e l o w .

T y p i c a l P a r a m e t e r s :

P A R A M , R E S V E C , c h a r a c t e r _ v a l u e c o n t r o l s c a l c u l a t i o n o f r e s i d u a l v e c t o r

m o d e s .

P A R A M , G R D P N T , v a l u e - m a s s i n v a r i a n t s 1I, 2I, a n d 7I w i l l b e c o m p u t e d u s i n g r e s u l t s o f N X N a s t r a n g r i d p o i n t w e i g h t g e n e r a t o r e x e c u t i o n i n t h e b a s i c c o o r d i n a t e s y s t e m .

T y p i c a l C a s e C o n t r o l :

M B D E X P O R T A D A M S F L E X B O D Y = Y E S i s r e q u i r e d f o r M N F g e n e r a t i o n .

M E T H O D = n i s r e q u i r e d b e f o r e o r i n t h e r s t s u b c a s e f o r m o d a l s o l u t i o n s .


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c o n t r o l c a p a b i l i t y t o p e r f o r m r e s u l t s r e c o v e r y f r o m a n A D A M S / F l e x a n a l y s i s . F L E X B O D Y = Y E S i s r e q u i r e d w i t h i t s u s e .

T h e d a t a b l o c k s o u t p u t a r e :

M G G E W - p h y s i c a l m a s s e x t e r n a l s o r t w i t h w e i g h t m a s s r e m o v e d M A A E W - m o d a l m a s s K A A E - m o d a l s t i f f n e s s C M O D E X T - c o m p o n e n t m o d e s .

T h i s c a p a b i l i t y i s l i m i t e d t o n o m o r e t h a n o n e s u p e r e l e m e n t p e r N X N a s t r a n

m o d e l . R e s i d u a l - o n l y a n a l y s e s a r e s u p p o r t e d .

1 8 . S e t t i n g C H E C K = Y E S ( w h i c h i s o n l y a v a i l a b l e w h e n R E C V R O P 2 = Y E S ) i s n o tr e c o m m e n d e d f o r m o d e l s o f r e a l i s t i c s i z e d u e t o t h e a m o u n t o f d a t a t h a t w i l l b e w r i t t e n t o t h e f 0 6 .

1 9 . T h e M B D E X P O R T d a t a r o u t i n e s u s e t h e e n v i r o n m e n t v a r i a b l e T M P D I R f o r t e m p o r a r y s t o r a g e d u r i n g t h e p r o c e s s i n g o f m o d e s h a p e d a t a . A s a r e s u l t ,

T M P D I R m u s t b e d e n e d w h e n u s i n g M B D E X P O R T . T M P D I R s h o u l d e q u a t e t o a d i r e c t o r y s t r i n g f o r t e m p o r a r y d i s k s t o r a g e , p r e f e r a b l y o n e w i t h a l a r g e a m o u n t o f f r e e s p a c e .

2 0 . I f a n y d a m p i n g i s d e n e d i n t h e m o d e l , a n e q u i v a l e n t m o d a l v i s c o u s d a m p i n g w i l l b e d e t e r m i n e d f o r e a c h m o d e a n d w r i t t e n t o t h e M N F . T h i s e q u i v a l e n t m o d a l v i s c o u s d a m p i n g i s d e n e d a s :

= y TBey

w h e r e d = e q u i v a l e n t m o d a l v i s c o u s d a m p i n g y = m o d e s h a p e s Be = e q u i v a l e n t v i s c o u s d a m p i n g d e n e d b y :

G , W 3 , a n d W 4 a r e p a r a m e t e r s d e s c r i b e d i n t h e P a r a m e t e r D e s c r i p t i o n s s e c t i o n o f t h i s g u i d e .


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M o d a l C o n t r i b u t i o n s 4 1

T h e m o d a l c o n t r i b u t i o n r e q u e s t c a p a b i l i t y u s i n g t h e M O D C O N c a s e c o n t r o l c o m m a n d h a s b e e n e n h a n c e d :

S o l u t i o n s 1 1 1 , 1 1 2 , 1 1 0 , a n d 1 4 6 a r e s u p p o r t e d . P r e v i o u s l y o n l y S O L 1 1 1 w a s s u p p o r t e d .

T h e n e w T O P d e s c r i b e r s p e c i e s t h e n u m b e r o f h i g h e s t c o n t r i b u t i o n s t o o u t p u t . F o r e x a m p l e i f T O P = 5 , t h e m o d e s w i t h t h e 5 h i g h e s t c o n t r i b u t i o n s a r e o u t p u t .

T h e n e w S O R T 1 a n d S O R T 2 d e s c r i b e r s s p e c i f y w h e t h e r t h e o u t p u t i s s o r t e d

a t i n d i v i d u a l t i m e s o r f r e q u e n c i e s ( S O R T 1 ) o r o v e r a l l t i m e s o r f r e q u e n c i e s ( S O R T 2 ) .

T h e n e w R E A L o r I M A G a n d P H A S E d e s c r i b e r s s p e c i f y w h e t h e r t h e o u t p u t i s i n R e a l / I m a g o r M a g n i t u d e / P h a s e f o r m a t .

T h e n e w A B S / N O R M / B O T H d e s c r i b e r s s p e c i f y w h e t h e r t h e o u t p u t i s i n a b s o l u t e t e r m s , n o r m a l i z e d t e r m s , o r b o t h .

T h e n e w S E T M C c a s e c o n t r o l c o m m a n d , w h i c h w o r k s s i m i l a r t o t h e X Y P L O T c a s e c o n t r o l c o m m a n d , i s u s e d t o s p e c i f y w h i c h i n d i v i d u a l r e s p o n s e s y o u w o u l d l i k e t h e m o d a l c o n t r i b u t i o n o u t p u t . F o r e x a m p l e :

S E T M C 1 2 1 = A C C E / 9 9 ( T 3 ) , 1 2 0 0 ( T 1 ) , 1 3 9 9 ( R 2 ) S E T M C 1 6 1 = D I S P / 9 9 ( T 3 ) , 1 2 0 0 ( T 1 ) , 1 3 9 9 ( R 2 ) S E T M C 2 2 2 = S T R E S S / 1 3 4 ( 2 2 )

t h e n u s i n g t h e o p t i o n = A L L o n M O D C O N

M O D C O N ( S O R T 1 , R E A L , P R I N T , A B S , T O P = 3 ) = A L L

w o u l d o u t p u t m o d a l c o n t r i b u t i o n s f o r a l l o f t h e S E T M C I D s 1 2 1 , 1 6 1 , a n d 2 2 2 . T h e S E T M C c a s e c o n t r o l s u p p o r t s t h e r e s p o n s e t y p e s A C C E , D I S P , V E L O , E L F O , S P C F , S T R E , S T R A . Y o u a r e n o t r e q u i r e d t o i n c l u d e , f o r e x a m p l e , t h e A C C E L E R A T I O N c a s e c o n t r o l r e q u e s t w h e n u s i n g t h e A C C E r e s p o n s e t y p eo n t h e S E T M C c a s e c o n t r o l .

A d e s c r i p t i o n a n d e x a m p l e o f t h e S O R T 1 a n d S O R T 2 m o d a l c o n t r i b u t i o n o u t p u tr e q u e s t , t h e u p d a t e d M O D C O N c a s e c o n t r o l c o m m a n d a n d t h e n e w S E T M C c a s e c o n t r o l c o m m a n d f o l l o w .

S O R T 1 O u t p u t D e s c r i p t i o n a n d E x a m p l e

F o r e a c h r e s p o n s e a t e a c h f r e q u e n c y o r t i m e ( a s s p e c i e d b y F R E Q o r T S T E P ) , t h e r a t i o o f m o d a l c o n t r i b u t i o n t o t o t a l r e s p o n s e i s c o m p u t e d . T h i s i s t h e n o r m a l i z e d m o d a l c o n t r i b u t i o n . L o o k i n g a t e a c h f r e q u e n c y o r t i m e , t h e n o r m a l i z e d r e s p o n s e i s s o r t e d b a s e d o n m a g n i t u d e . T h e T O P p s o r t e d r e s p o n s e s a r e o u t p u t i n S O R T 1 f o r m a t . Y o u c a n r e q u e s t m o d a l c o n t r i b u t i o n o u t p u t i n a b s o l u t e , n o r m a l i z e d o r b o t h f o r m a t s d e p e n d i n g o n f o r m s e t t i n g .


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4 2 M o d a l C o n t r i b u t i o n s

T h e m o d a l c o n t r i b u t i o n s w h e n S O R T 1 o u t p u t i s s p e c i e d a r e e v a l u a t e d a t e a c h f r e q u e n c y o r t i m e , j , i n d i v i d u a l l y a n d o u t p u t a c c o r d i n g l y . T h e f o l l o w i n g e q u a t i o n i s u s e d t o d e t e r m i n e t h e h i g h e s t c o n t r i b u t o r s a t j :

f o r i = 0 , M a n d e a c h j s p e c i e d o n F R E Q o r T S T E P

w h e r e

X ( j ) = t o t a l r e s p o n s e a t t i m e o r f r e q u e n c y j ( r e a l o r c o m p l e x )Xi( j ) = m o d a l c o n t r i b u t i o n t o r e s p o n s e a t j f r o m m o d e i ( r e a l o r c o m p l e x )

M A Gi( j ) = m a g n i t u d e o f c o n t r i b u t i o n a t j f r o m m o d e i ( r e a l )

M = t o t a l n u m b e r o f m o d e s , a n d 0 r e f e r s t o c o n s t r a i n t m o d e s h a p e

T h e p h i g h e s t c o n t r i b u t i o n s a r e t h e n t o b e o u t p u t i n d e s c e n d i n g m a g n i t u d e i n S O R T 1 f o r m a t

A M Ci( j ) = X i( j ) f o r a b s o l u t e r e s u l t

f o r n o r m a l i z e d r e s u l t .


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4 4 M o d a l C o n t r i b u t i o n s

S O R T 2 O u t p u t D e s c r i p t i o n a n d E x a m p l e

F o r e a c h r e s p o n s e a t e a c h f r e q u e n c y o r t i m e ( a s s p e c i e d b y F R E Q o r T S T E P ) , t h e r a t i o o f m o d a l c o n t r i b u t i o n t o t o t a l r e s p o n

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