CQUAD4
CQUAD4 는 MSC Nastran 에서 plate, shell, membrane 모델링에 가장 널리 쓰이는 4절점 등매개변수(isoparametric) 사각 평판 요소이다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.125].
정의·용도
CQUAD4 는 4개의 grid point 를 잇는 사각 flat plate 요소이며, isoparametric membrane-bending 또는 plane strain quadrilateral plate element 를 정의한다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1481]. 연결된 PSHELL property entry 에 제공된 데이터에 따라 in-plane, bending, transverse shear 거동을 표현할 수 있다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.125]. 요소 분류상 Surface Element 군에 속하며, 같은 계열로 curved quadrilateral 인 CQUAD8, drilling DOF 를 갖는 CQUADR, 삼각형 평판인 CTRIA3 등이 함께 제공된다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1055].
형식 / 필드 / 구문
CQUAD4 카드는 요소 ID, property ID(PSHELL 등), 그리고 4개의 grid point ID 를 차례로 지정한다. 예를 들어 CQUAD4,1,101,1,6,7,2 는 EID=1, PID=101, 그리고 grid 1,6,7,2 를 연결한다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.257].
요소 왜곡(distortion)
CQUAD4 요소 왜곡에는 네 가지 기본 유형이 있다: aspect ratio, warp, skew, taper [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.198]. 이 중 skew 는 마주 보는 midside 를 잇는 선 사이의 각이며, 왜곡이 없으면 각이 90도이다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.199]. skew 각이 30도 미만이면 UIM 5491 경고가 표시되므로, 일반 원칙상 CQUAD4 는 가능한 한 정사각형에 가깝게 유지해야 한다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.199].
응력 출력
응력/변형률 출력 방식은 STRESS 등의 describer 로 제어할 수 있다. CORNER(또는 BILIN)은 strain gage 방식의 bilinear extrapolation 으로 center 와 grid point 에서 출력하고, SGAGE 는 strain gage 방식, CUBIC 은 cubic bending correction 을 적용한다 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.483].
사용 예
다음은 plate 모델에서 CQUAD4 요소와 PSHELL property, PLOAD2 압력 하중을 함께 정의한 예이다 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.257].
$ DEFINE PLATE ELEMENTS
CQUAD4,1,101,1,6,7,2
CQUAD4,2,101,2,7,8,3
$ DEFINE PRESSURE LOAD ON PLATES
PLOAD2,5,0.25,1,THRU,12
$ DEFINE PROPERTIES OF PLATE ELEMENTS
PSHELL,101,105,.05,105,,105
MAT1,105,30.E6,,0.3
관련 항목
- PSHELL — CQUAD4 의 거동(membrane/bending/shear)을 결정하는 property entry [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.125]
- PLOAD2 — CQUAD4 면에 압력 하중을 정의 [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.257]
- CQUAD8, CQUADR, CTRIA3 — 같은 Surface Element 계열의 사각/삼각 요소 [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1055]
- PCOMP — n-ply composite laminate property [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1055]
- plane strain 비선형 해석에서는 PLPLANE + PSHLN2 조합으로 Abaqus 의 CPE4 계열에 대응된다 [MSC_Nastran_2022.4_Utilities_Guide.pdf p.15]
- Element Library
출처
- [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.125] — Quadrilateral Plate Element (CQUAD4) 개요
- [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.198] — CQUAD4 Plate Element Distortion
- [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.199] — CQUAD4 Skew
- [MSC_Nastran_2022.4_Getting_Started_Guide.pdf p.257] — Example Problems (입력 파일)
- [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.483] — STRESS describer
- [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1055] — Surface Elements
- [MSC_Nastran_2022.4_Quick_Reference_Guide.pdf p.1481] — CQUAD4 Quadrilateral Plate Element Connection
- [MSC_Nastran_2022.4_Utilities_Guide.pdf p.15] — Abaqus to MSC Nastran 매핑