NX Nastran单元库新亮点：3.4 CBEND Element解析

CBEND单元适用于对弯梁结构进行建模。在我的博客3.1 Overview of 1D (Line) Elements 中曾提到“对于曲杆、弯梁或弯管等中心线弯曲的结构，如果用CBEAM单元模拟，结果会刚度偏大，用CBEND单元更合适”。

下面介绍CBEND单元的特点。

● Principal bending axes must be parallel and perpendicular to the plane of the element (see Figure 3-27). 截面主惯性轴应相互平行，且垂直于单元所在的平面。

●The geometric center of the element may be offset in two directions (see Figure 3-27). 单元的几何中心可以偏离节点（RC、ZC定义偏移量）。

● The offset of the neutral axis from the centroidal center due to curvature is calculated automatically with a user-override (DN) available for the curved beam form of the element. 曲率导致的几何中心线与中性轴偏离可以自动计算，也可以由用户输入（PBEND中的DELTAN字段）。

● Four methods are available to define the plane of the element and its curvature. 定义单元所在的平面和曲率有四种方法（CBEND中的GEOM字段，详见QRG中的Table 11-1）。

● Six methods are available in the curved pipe form to account for the effect of curvature on bending stiffness and stress. 有六种方法用于计算曲率对刚度和应力的影响。（PBEND中的FSI字段）

●The effect of internal pressure on stiffness and stress can be accounted for using four of the six methods mentioned in the previous item. 在前面这六种方法中，有四种可以考虑弯管内部的压力对刚度和应力的影响。

●Axial stresses can be output at four cross-sectional points at each end of the element. Forces and moments are output at both ends. 可以输出截面上的轴向应力、单元力和力矩。

●Distributed loads may be placed along the length of the element by means of the PLOAD1 entry. 采用PLOAD1可以设置沿单元长度方向的分布载荷。

CBEND单元格式：

PBEND属性格式：

这里有一篇NASA的论文，其中提到了CBEND单元的应用。我用其中的案例做了练习，得到了一致的结果。

分析显示，弯管在受到压缩和拉伸载荷时，都表现出非线性特征。拉伸刚度和压缩刚度不一样。但这里是为了分析向上拉的力，因此模型只要能提供足够准确的拉伸刚度就够了。弯管实测的拉伸刚度为1426 lbf/in。

全部采用CBEAM单元建模时，得到刚度为3930 lbf/in；全部采用shell单元建模时，刚度为1560lbf/in；直线段采用CBEAM单元、弯曲段采用CBEND单元时，刚度为1410lbf/in。我们可以看出，全部采用CBEAM单元模拟弯管结构时，刚度比实际大很多，而采用CBEND单元对弯曲部分建模时，得到的刚度与实际非常接近。