CBAR

CBAR 는 굽힘(bending)을 지원하는 단순 보(simple beam) 요소를 두 절점 사이에 연결하는 Bulk Data Entry 다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1341].

정의·용도

CBAR 는 MSC Nastran 의 line element(1차원 요소) 중 하나로, 보의 거동을 표현한다. line element 는 rod 와 beam 거동을 나타내는 데 쓰이며, rod 요소는 굽힘을 지원하지 않고 인장·압축·축 비틀림만 지원하는 반면, beam 요소만이 굽힘을 지원한다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.113].

Nastran 은 보를 simple beam 과 complex beam 으로 구분한다. simple beam 은 CBAR 요소로 모델링하며 단면에 따라 보 특성이 변하지 않을 것을 요구한다. 또한 CBAR 요소는 전단 중심(shear center)과 중립축(neutral axis)이 일치할 것을 요구하므로, open channel section 처럼 뒤틀림(warping)이 발생하는 보의 모델링에는 적합하지 않다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.113]. 복잡한 단면이나 단면 변화가 있는 경우에는 CBEAM 을 사용한다.

CBAR 요소의 단면 및 재료 특성은 PBAR (Simple Beam Property) 로 정의하며 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.2409], 단면 치수로 특성을 정의하려면 PBARL (Simple Beam Cross-Section Property) 을 사용한다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.2412].

형식 / 필드 / 구문

CBAR entry 는 두 가지 형식이 제공된다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.118]. field 3 및 field 6~8 에 대한 기본값이 정의되어 있다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1152].

보의 방향(orientation)은 orientation vector V 로 정한다. V 는 GA 와 성분 X1, X2, X3 로 기술된다. V 와 x-element 축이 Plane 1 을 형성하고, y-element 축(yelem)은 x-element 축에 수직이면서 Plane 1 안에 놓인다. Plane 2 는 Plane 1 에 수직이며, z-element 축(zelem)은 x-element 축과 y-element 축의 외적(cross product)으로 형성된다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.209].

사용 예

orientation vector V 를 X1 = 0.0, X2 = 1.0, X3 = 0.0 으로 지정한 CBAR entry 예시는 다음과 같다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.209].

1	2	3	4	5	6	7	8
CBAR	1	101	1	2	0.	1.	0.
CBAR	2	101	2	3	0.	1.	0.
CBAR	3	101	3	4	0.	1.	0.

free field format 으로는 CBAR,1,101,1,2,0.,1.,0. 와 같이 작성한다. pin flag 와 offset vector 를 사용하지 않는 모델에서는 continuation 이 필요하지 않다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.209].

offset vector 는 element coordinate system 또는 연결 grid point 에서의 global system 성분으로 지정할 수 있으며, offset 이 등가(equivalent)라면 두 방식의 변위와 요소 힘은 동일하다 [MSC_Nastran_2022.4_Reference_Guide.pdf p.134].

관련 항목

• 결과/출력: CBAR 요소의 내부 힘과 모멘트 부호 규약은 x-y Plane, x-z Plane 에 대해 정의된다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.122]. 응력·힘 복원을 위해 보 축을 따라 여러 점을 정의하는 CBARAO (Auxiliary Output Points Along Bar Element Axis) 는 static 및 normal modes 해석에만 적용된다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1346].
• 질량 행렬: SYSTEM(414) 의 기본값(0)은 CBAR, CBEAM 에 대해 coupled mass matrix 를 생성하며, PARAM,COUPMASS 기본값(-1)과 함께 SYSTEM(414) = 1 로 설정하면 병진 성분만 갖는 lumped mass matrix 를 얻는다 [MSC_Nastran_2022.4_SOL_400_Getting_Started_Guide.pdf p.169].
• DMAP: CBARAO 및 PLOAD1 entry 로 인한 CBAR, CBEAM, CBEND 요소의 힘·응력·변형률을 수정하고 중간 station 출력을 계산하는 처리는 transient 및 frequency response 해석에만 적용된다 [MSC_Nastran_2022.4_DMAP_Programmer_Guide.pdf p.2447].
• 임의 단면: CBAR 요소의 arbitrary cross-section 형상을 정의할 수 있다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.2467].
• 관련 요소/개념: CBEAM, CROD, Element Library

출처

• [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.113] Line Elements / Simple Beam Element (CBAR)
• [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.117] CBAR Element Characteristics
• [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.118] CBAR Format
• [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.122] CBAR Force and Moment Conventions
• [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.209] The CBAR Entry
• [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1152] CBAR Entry Default Values
• [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1341] CBAR — Simple Beam Element Connection
• [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1346] CBARAO
• [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.2409] PBAR — Simple Beam Property
• [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.2412] PBARL — Simple Beam Cross-Section Property
• [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.2467] Arbitrary Cross-Section for CBAR
• [MSC_Nastran_2022.4_Reference_Guide.pdf p.134] Offset Vector Example
• [MSC_Nastran_2022.4_SOL_400_Getting_Started_Guide.pdf p.169] Mass for CBAR/CBEAM
• [MSC_Nastran_2022.4_DMAP_Programmer_Guide.pdf p.2447] Modifies CBAR, CBEAM and CBEND element results