Patran 2014與Nastran 2014有限元分析從入門到精通

前言
第1章 概述1
1.1 MSC公司及其產(chǎn)品介紹1
1.2 Patran介紹2
1.2.1 圖形用戶界面3
1.2.2 CAD幾何模型的直接訪問3
1.2.3 幾何造型功能4
1.2.4 分析集成4
1.2.5 有限元建模5
1.2.6 結(jié)果交互式可視化后處理6
1.2.7 高級用戶化工具7
1.3 Nastran軟件功能介紹7
1.3.1 靜力分析8
1.3.2 屈曲分析8
1.3.3 動力學(xué)分析8
1.3.4 熱分析8
1.3.5 空氣動力彈性及顫振分析9
1.3.6 流固耦合分析10
1.3.7 多級超單元分析10
1.3.8 高級對稱分析11
1.3.9 設(shè)計(jì)靈敏度及優(yōu)化分析11
1.3.10 轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性分析12
1.3.11 概率有限元分析12
1.3.12 與ADAMS進(jìn)行剛/柔性多體動力學(xué)分析12
1.3.13 Nastran的并行求解方法13
1.3.14 多種求解方法13
1.3.15 用戶化開發(fā)工具DAMP語言13
第2章 Patran建模和Nastran分析過程14
2.1 有限元分析簡介14
2.2 Patran 建模和Nastran分析流程15
2.2.1 Patran 2014 的用戶界面介紹15
2.2.2 Patran建模和Nastran分析的一般流程20
2.2.3 Patran和Nastran 的主要相關(guān)文件21
2.2.4 單位制介紹22
2.3 實(shí)例入門——支撐結(jié)構(gòu)受力變形分析23
2.3.1 前處理24
2.3.2 提交分析27
2.3.3 后處理28
第3章 創(chuàng)建幾何模型30
3.1 直接創(chuàng)建幾何模型30
3.1.1 創(chuàng)建點(diǎn)30
3.1.2 創(chuàng)建曲線35
3.1.3 創(chuàng)建曲面43
3.1.4 創(chuàng)建三維實(shí)體51
3.1.5 創(chuàng)建坐標(biāo)系54
3.1.6 創(chuàng)建平面56
3.1.7 創(chuàng)建矢量58
3.2 轉(zhuǎn)化創(chuàng)建幾何模型58
3.3 Patran的輸入輸出接口63
3.3.1 Patran輸入接口63
3.3.2 Patran輸出接口64
3.4 編輯幾何模型65
3.4.1 編輯點(diǎn)65
3.4.2 編輯曲線66
3.4.3 編輯曲面68
3.4.4 編輯實(shí)體72
3.5 其他幾何操作73
3.5.1 刪除功能73
3.5.2 信息顯示73
3.5.3 檢查幾何模型74
3.5.4 關(guān)聯(lián)75
3.5.5 反關(guān)聯(lián)75
3.5.6 重新標(biāo)號75
3.6 應(yīng)用實(shí)例75
3.6.1 圓頂凸臺建模實(shí)例75
3.6.2 叉架建模實(shí)例78
3.7 托架線性靜力分析全程實(shí)例——建模85
3.7.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型85
3.7.2 創(chuàng)建二維平面圖85
3.7.3 創(chuàng)建三維實(shí)體87
3.7.4 創(chuàng)建切割實(shí)體模型88
3.7.5 創(chuàng)建底部圓孔90
3.7.6 打印痕91
第4章 劃分有限元網(wǎng)格93
4.1 單元庫簡介93
4.2 直接創(chuàng)建有限元網(wǎng)格（Create）95
4.2.1 網(wǎng)格生成器的分類95
4.2.2 幾何協(xié)調(diào)性和有限元協(xié)調(diào)性97
4.2.3 自動生成網(wǎng)格（mesh）97
4.2.4 手動生成網(wǎng)格98
4.2.5 創(chuàng)建多點(diǎn)約束（MPC）98
4.3 轉(zhuǎn)化創(chuàng)建有限元網(wǎng)格99
4.3.1 移動、旋轉(zhuǎn)和鏡像創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)/單元99
4.3.2 拉伸、滑動創(chuàng)建單元100
4.4 修改有限元網(wǎng)格模型101
4.4.1 修改網(wǎng)格（mesh）101
4.4.2 修改單元102
4.4.3 修改梁/桿、三角形、四邊形、四面體單元102
4.4.4 修改節(jié)點(diǎn)103
4.4.5 修改網(wǎng)格種子104
4.5 檢查有限元網(wǎng)格104
4.5.1 有限元網(wǎng)格檢查（Verify）104
4.5.2 檢查三角形單元的質(zhì)量105
4.5.3 檢查四邊形單元的質(zhì)量105
4.5.4 檢查四面體單元的質(zhì)量105
4.5.5 檢查五面體單元的質(zhì)量106
4.5.6 檢查六面體單元的質(zhì)量106
4.5.7 檢查節(jié)點(diǎn)106
4.5.8 檢查中間節(jié)點(diǎn)106
4.5.9 檢查超級單元107
4.6 基于有限元網(wǎng)格模型的其他操作107
4.6.1 重新標(biāo)號107
4.6.2 聯(lián)結(jié)（Associate）108
4.6.3 解除聯(lián)結(jié)（Disassociate）108
4.6.4 優(yōu)化（Optimize）108
4.6.5 顯示信息109
4.6.6 刪除有限元元素（Delete）109
4.7 創(chuàng)建有限元網(wǎng)格實(shí)例109
4.7.1 卷簧網(wǎng)格劃分實(shí)例109
4.7.2 支架網(wǎng)格劃分實(shí)例112
4.7.3 連桿網(wǎng)格劃分實(shí)例114
4.8 托架線性靜力分析全程實(shí)例——網(wǎng)格劃分117
第5章 材料屬性118
5.1 概述118
5.2 創(chuàng)建材料模型120
5.2.1 材料模型的分類120
5.2.2 創(chuàng)建材料模型的方法122
5.3 顯示材料模型123
5.4 工程實(shí)例123
5.4.1 各向同性材料模型實(shí)例123
5.4.2 九層復(fù)合材料模型實(shí)例125
5.4.3 溫度相關(guān)材料模型實(shí)例126
5.5 托架線性靜力分析全程實(shí)例——定義材料本構(gòu)關(guān)系127
第6章 單元屬性128
6.1 概述128
6.2 創(chuàng)建單元屬性129
6.2.1 0D單元屬性129
6.2.2 1D單元屬性130
6.2.3 2D單元屬性135
6.2.4 3D單元屬性137
6.3 梁的顯示139
6.4 顯示檢查單元屬性139
6.5 托架線性靜力分析全程實(shí)例——定義單元屬性139
第7章 工況及邊界條件142
7.1 概述142
7.2 載荷/邊界條件的創(chuàng)建、顯示、修改、刪除143
7.2.1 創(chuàng)建載荷/邊界條件的步驟145
7.2.2 顯示、檢查邊界條件145
7.2.3 修改、刪除邊界條件146
7.3 應(yīng)用實(shí)例146
7.3.1 創(chuàng)建平板位移邊界條件實(shí)例146
7.3.2 創(chuàng)建徑向載荷實(shí)例147
7.3.3 施加變化的載荷實(shí)例148
7.4 托架線性靜力分析全程實(shí)例——定義邊界條件149
7.4.1 定義位移邊界條件149
7.4.2 定義載荷邊界條件151
第8章 分析控制153
8.1 概述153
8.2 設(shè)定分析環(huán)境并提交計(jì)算154
8.2.1 轉(zhuǎn)換參數(shù)設(shè)置154
8.2.2 分析類型的設(shè)置155
8.2.3 Subcases的定義156
8.2.4 Subcase Select157
8.3 讀取分析結(jié)果157
8.3.1 讀取分析結(jié)果157
8.3.2 將計(jì)算結(jié)果與Patran相關(guān)聯(lián)158
8.4 優(yōu)化分析158
8.4.1 問題描述159
8.4.2 創(chuàng)建設(shè)計(jì)變量159
8.4.3 創(chuàng)建目標(biāo)函數(shù)161
8.4.4 創(chuàng)建約束條件161
8.4.5 分析設(shè)置162
8.4.6 分析求解162
8.5 托架線性靜力分析全程實(shí)例——提交分析作業(yè)163
第9章 結(jié)果后處理164
9.1 概述164
9.2 后處理的一般步驟165
9.3 分析結(jié)果快速顯示166
9.4 顯示變形圖168
9.5 顯示云圖169
9.6 圖形符號顯示170
9.7 創(chuàng)建X-Y坐標(biāo)曲線170
9.8 生成報(bào)告172
9.9 其他操作174
9.10 托架線性靜力分析全程實(shí)例——結(jié)果后處理175
第10章 Patran和Nastran基本使用實(shí)例178
10.1 活塞受壓分析實(shí)例178
10.1.1 問題描述178
10.1.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型并導(dǎo)入模型178
10.1.3 網(wǎng)格劃分180
10.1.4 定義材料本構(gòu)關(guān)系181
10.1.5 定義單元屬性182
10.1.6 定義位移邊界條件183
10.1.7 定義壓力載荷邊界條件185
10.1.8 提交分析作業(yè)186
10.1.9 查看結(jié)果187
10.2 組和列表定義實(shí)例189
10.2.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型189
10.2.2 創(chuàng)建幾何模型189
10.2.3 網(wǎng)格劃分191
10.2.4 定義材料本構(gòu)關(guān)系194
10.2.5 定義表194
10.2.6 定義單元屬性195
10.2.7 定義溫度邊界條件197
10.2.8 定義厚度場集合198
10.2.9 定義溫度場集合200
10.2.10 定義組201
10.3 基于二維殼單元的梁分析實(shí)例203
10.3.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型203
10.3.2 創(chuàng)建幾何模型203
10.3.3 網(wǎng)格劃分203
10.3.4 定義載荷204
10.3.5 定義位移邊界條件205
10.3.6 定義材料本構(gòu)關(guān)系206
10.3.7 定義單元屬性207
10.3.8 提交分析作業(yè)208
10.3.9 查看結(jié)果208
10.4 基于一維梁單元的梁分析實(shí)例210
10.4.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型210
10.4.2 創(chuàng)建網(wǎng)格模型211
10.4.3 定義位移邊界條件212
10.4.4 定義載荷邊界條件213
10.4.5 定義材料215
10.4.6 定義單元屬性215
10.4.7 提交分析作業(yè)218
10.4.8 查看結(jié)果218
第11章 靜力學(xué)分析220
11.1 彈性力學(xué)的基本方程和變分原理220
11.1.1 彈性力學(xué)基本方程的矩陣形式220
11.1.2 彈性力學(xué)基本方程的張量形式223
11.2 平板受力分析224
11.2.1 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)文件224
11.2.2 創(chuàng)建幾何模型224
11.2.3 劃分有限元網(wǎng)格225
11.2.4 設(shè)置邊界條件及施加載荷225
11.2.5 定義材料屬性227
11.2.6 定義單元屬性227
11.2.7 進(jìn)行分析228
11.2.8 查看分析結(jié)果228
11.3 鉸接桁架的受力分析229
11.3.1 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)文件229
11.3.2 劃分有限元網(wǎng)格229
11.3.3 設(shè)置邊界條件及施加載荷231
11.3.4 定義材料屬性234
11.3.5 定義單元屬性236
11.3.6 分析模型237
11.3.7 查看分析結(jié)果237
11.4 厚壁圓筒靜力分析238
11.4.1 建立一個(gè)數(shù)據(jù)文件238
11.4.2 創(chuàng)建厚壁圓筒的一個(gè)縱截面238
11.4.3 旋轉(zhuǎn)截面生成三維實(shí)體239
11.4.4 刪除臨時(shí)創(chuàng)建的截面240
11.4.5 劃分網(wǎng)格240
11.4.6 定義材料屬性241
11.4.7 定義單元屬性241
11.4.8 施加邊界條件，對各截面的法向位移進(jìn)行約束242
11.4.9 施加壓強(qiáng)242
11.4.10 分析模型244
11.4.11 查看分析結(jié)果244
11.5 箱體的靜力分析實(shí)例245
11.5.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型245
11.5.2 創(chuàng)建新組245
11.5.3 抽取中面245
11.5.4 幾何清理246
11.5.5 刪除多余的面248
11.5.6 自由網(wǎng)格劃分248
11.5.7 定義載荷邊界條件249
11.5.8 定義位移邊界條件249
11.5.9 定義材料本構(gòu)關(guān)系250
11.5.10 定義單元屬性252
11.5.11 提交分析作業(yè)252
11.5.12 結(jié)果后處理253
11.6 面與加強(qiáng)筋模型254
11.6.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型255
11.6.2 創(chuàng)建幾何模型255
11.6.3 網(wǎng)格劃分260
11.6.4 定義載荷邊界條件261
11.6.5 定義位移邊界條件264
11.6.6 定義材料本構(gòu)關(guān)系265
11.6.7 定義單元屬性266
11.6.8 提交分析作業(yè)269
11.6.9 結(jié)果后處理269
11.7 裝配體網(wǎng)格劃分和模型分析271
11.7.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型271
11.7.2 創(chuàng)建幾何模型271
11.7.3 自由網(wǎng)格劃分274
11.7.4 定義位移邊界條件276
11.7.5 定義載荷邊界條件278
11.7.6 定義材料本構(gòu)關(guān)系278
11.7.7 定義單元屬性279
11.7.8 提交分析作業(yè)279
11.7.9 結(jié)果后處理280
11.8 手柄靜力分析實(shí)例281
11.8.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型282
11.8.2 創(chuàng)建新組281
11.8.3 創(chuàng)建新幾何實(shí)體281
11.8.4 分割幾何實(shí)體283
11.8.5 創(chuàng)建新幾何實(shí)體287
11.8.6 創(chuàng)建局部坐標(biāo)系與網(wǎng)格劃分289
11.8.7 定義壓力邊界條件291
11.8.8 定義位移邊界條件292
11.8.9 定義材料本構(gòu)關(guān)系293
11.8.10 定義單元屬性294
11.8.11 提交分析作業(yè)295
11.8.12 結(jié)果后處理295
第12章 屈曲分析299
12.1 屈曲分析的步驟299
12.2 薄壁圓筒屈曲分析299
12.2.1 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)文件299
12.2.2 創(chuàng)建幾何模型300
12.2.3 劃分有限元網(wǎng)格300
12.2.4 設(shè)置邊界條件及載荷301
12.2.5 定義材料屬性302
12.2.6 定義單元屬性302
12.2.7 進(jìn)行分析302
12.2.8 查看分析結(jié)果303
12.3 板屈曲分析實(shí)例305
12.3.1 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫模型305
12.3.2 創(chuàng)建幾何與網(wǎng)格模型305
12.3.3 定義材料本構(gòu)關(guān)系305
12.3.4 定義單元屬性307
12.3.5 定義位移邊界條件308
12.3.6 定義載荷邊界條件309
12.3.7 提交分析作業(yè)310
12.3.8 結(jié)果后處理310
第13章 模態(tài)分析313
13.1 模態(tài)分析及其步驟313
13.2 翼板的模態(tài)分析313
13.2.1 建立模型的文件名314
13.2.2 建立模型314
13.2.3 劃分有限元網(wǎng)格315
13.2.4 設(shè)置邊界條件315
13.2.5 定義材料屬性316
13.2.6 定義單元屬性316
13.2.7 進(jìn)行分析316
13.2.8 查看分析結(jié)果316
13.3 有預(yù)應(yīng)力豎板的模態(tài)分析317
13.3.1 創(chuàng)建一個(gè)數(shù)據(jù)文件317