MSC Nastran操作与实战培训教程

MSCNastran操作与实战 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 教程*第0章MSC.Software公司 公司概况 MSC公司建于1963年。 总部：美国洛杉机。 分部：欧洲（德国）和日本 办事处：30多个国家设有办事处 亚太办事处：东京总部，大板分公司汉城，悉尼，台北中国办事处：北京、上海、成都、深圳 雇员：技术 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师680多人MSC.Software公司 第一笔业务：NASA通用有限元结构分析程序NASTRAN开发（1963年） 1970年开发NASTRAN商业版本MSC/NASTARN 1983年股票上市 1993年收购世界著名CAD软件供应商AriesTechnology公司 1994年收购CAE领域第二软件供应商PDA工程公司 1998年收购MARC公司 1999年收购WorkModel公司 2001年与法国DASSAULT战略同盟 2002年收购MDI公司（ADAMS机构运动仿真) 2002年收收购波音公司控制仿真系统EASY5 主要产品：1）大型通用有限元程序MSC/NASTRAN2）非线性有限元分析程序MSC/MARC3）三维非线性和瞬态动力学软件MSC/DYTRAN4）通用有限元前后置处理系统MSC/PATRAN5）结构疲劳寿命预测仿真系统MSC/FATIGUE6）机构运动仿真软件MSC/ADAMS7）通用有限元分析系统MSC/NASTRANforWindows8）基于CAD技术的有限元前后处理器MSC/ARIES8）商品化材料数据信息系统MSC/MVISION 9）锻压仿真系统MSC/SuperForm 10)速跌落试验仿真系统MSC/DropTest 11)面向设计人员的分析软件MSC/InCheck 12）车辆舒适性预测仿真系统MSC/NVH-Manager 13）预测系统MSC/AKUSMOD 14）汽车有限元模型处理系统MSC/AMS 15）拓扑及形状优化设计软件系统MSC/Construct 16）成型仿真系统MSC/SuperModel 17）机构运动仿真系统MSC/WORKMODEL 18)控制仿真系统MSC/EASY5MSC产品应用航空航天、机械、汽车、船舶、铁道、建筑电子、化工、材料、核能、冶金、地矿、生物医学及教学与科研等领域和部门92%的机械设计制造;97%的汽车;95%的航空航天;98%国防。MSC公司产品占CAE领域40%市场服务方式1）热线咨询服务2）遍布世界各地的MSC办事处3）定期与专门培训4）定期召开MSC用户会议5）网上服务第1章MSC.NASTRAN1NASTRAN与MSC/NASTRAN NASTRAN程序由来 1)NASTRAN(NAsaSTRucturalANalysis）是一个大 型、通用有限元结构分析计算机程序 2)在美国国家宇航局(NationalAeronauticsand SpaceAdministration，简称NASA)主办下研制与 发展的 3)1964年1月，NASA制定任务书 4)由计算机科学(CompnterSciences)、Martin公 司和MSC组成研制队承包程序研制 5)1968年5月，该程序首先在Goddard运行 NASTRAN专利l COSMIC/NASTRAN:COSMIC维护的非专利版MSC/NASTRAN:MSC公司发展的专利版UAI/NASTRAN:通用分析专利版本SPERRY/NASTRAN:SPERRYUNIVAC公司专利版MARC/NASTRAN：MARC分析与研究专利版DTNSRDC/NASTRAN：DavidTaylor海军舰艇研究发展中心专利版NKF/NASTRAN：NKF工程协会专利版COSMOS/NASTRAN:COSMOS公司专利版 2MSC/NASTRAN开发历史 1964年，MSC承担美国航空航天局（NASA）主持NASTRAN的开发1971年，MSC推出专利版MSC/NASTRAN1973年，MSC指定为NASTRAN(NASA)维护商1989年,发布经重大改进的MSC/NASTRAN661991年，将CAD技术引入MSC/NASTRANV67.5及相应产品NastranforWindow1994年，MSC公司发布了经重大改进的MSC/NASRANV68版1994年，MSC与PDAE合并,形成了以MSC/NASTRAN为核心的MSC产品系列如：MSC.MVISION、MSC.PATRAN、MSC.THERMAL、MSC.FEA、MSC/DYTRAN、MSC.FATIGUE、MSC.AFEA等1995年,MSC/NASTRANV68.2版1996年,MSC/NATRANV69版1997年,MSC/NASTRANV70版2001年,MSC/NASTRAN2001版3MSC/NASTRAN主要特点与功能 MSC/NASTRAN的主要特点1)大型、通用、功能齐全、适用面广2)极高的软件可靠性3)世界领先的计算结构技术先进性4)独特的DMAP语言5) 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的输入/输出格式 4MSC/NASTRAN主要功能1)静力分析l 线性静力分析（包括惯性卸载）l 屈曲分析包括线弹性屈曲，弹性非线性屈曲和弹塑性屈曲分析。l 静力几何与材料非线性分析包括：大变形（大位移、大转动以及跟随力），非线性弹性，弹塑性，蠕变，粘弹性以及接触问题。2)动力分析l  正交模态分析（固有频率与振动模态）l  直接复特征值分析l 模态复特征值分析l 直接频率响应分析l 模态频率响应分析l 直接瞬态响应分析l 模态瞬态响应分析l 响应谱分析l 随机动力分析l 具有几何和（或）材料非线性的瞬态响应分析3)热传导分析l线性稳态热传导分析l 非线性稳态热传导分析l 瞬态热传导分析l非线性瞬态热传导分析4)气动弹性分析l静态气动弹性分析l动气动弹性分析包括颤振分析，频率响应分析，瞬态响应分析，随机响应分析，以及气动伺服弹性分析。5)多级超单元分析l 线性静力超单元分析l 屈曲超单元分析l 动力超单元分析（模态综合法）包括固有模态分析，直接与模态复特征值，直接与模态频率响应和直接与模态瞬态响应。l 气动弹性响应超单元分析l 颤振超单元分析l 稳态与瞬态热传导超单元分析l循环对称（静力、屈曲）超单元分析6)设计敏度分析与结构优化l 设计敏度分析l多约束结构优化7)通用矩阵运算l 运用DMAP修改MSC/NASTRAN固定流程l 建立用户自己的有限元求解系列8)特殊分析功能l 声响分析l 流体与结构耦合分析l 循环对称分析l层复合材料分析5MSC/NASTRAN的前后处理1、MSC公司提供的MSC/PATRAN,MSC/ARIES2、通用CAD软件如Unigraphics(UG),Pro/ENGINEER与I-DEAS等3、所有著名CAD/CAM系统及专用有限元前后处理软件都与MSC/NASTRAN有接口，均可生成MSC/NASTRAN的输入文件，并进行后处理。6MSC/NASTRAN的文档资料1、MSC/NASTRAN使用入门（GettingStartedWithMSC/NASTRANUser’sGuide）2、用户指南3、MSC/NASTRAN快速参考手册(MSC/NASTRANQuickReferenceGuide)4、MSC/NASTRAN参考手册(MSC/NASTRANReferemceManual)第2章有限元分析引言有限元法在工程分析中的作用有限元法的过程线性静力分析的基本矩阵方程单元刚度矩阵[K]=刚度矩阵{F}=力向量(已知){u}=由{F}引起的未知位移向量总体刚度矩阵线性静力有限元分析步骤例子：1、建立结构有限元模型2、形成单元刚度矩阵3、总装刚度矩阵4、施加边界条件5、施加作用载荷6、求解矩阵方程7、计算单元应力第三章NASTRAN有限元模型知识离散化结构的描述l      有限元模型所需数据：l      坐标系l      模型几何l      有限单元l      载荷l      边界条件l      材料性质坐标系MSC/NASTRAN有直角笛卡尔坐标系,称为基本坐标系,也称缺省坐标系MSC/NASTRAN允许建局部坐标系,包括直角、柱面(r,θ,z)与球面坐标系(r,θ,φ)模型几何MSC/NASTRAN中，模型几何用结点定义结构结点加载而移动结构模型每一结点有六个可能位移（自由度）三个移动(在X、Y和Z方向)和三个转动(关于X、Y和Z轴)有限单元Nastran中，单元名前字母C是表“connection”■  弹簧元（性质如简单拉伸或扭转弹簧）■  线单元（性质象杆、棒或梁）杆元：CROD，CONROD直梁元：CBAR，CBEAM曲梁元：CBEND■   面单元（性质象膜或薄板）三结点三角形板元：CTRIA3六结点三角形板元：CTRIA6四结点四边形板元：CQUAD4八结点四边形板元：CQUAD8四结点剪力板元：CSHEAR■   六面体元（性质象块料或厚板材）■   约束元（无限刚硬，称为刚性元）l          刚性杆：RRODl          刚性梁：RBARl          刚性三角板：RTRPLTl          刚性体：RBE1，RBE2l          均方加权约束元：RBE3l          内插约束元：RSPLINE载荷(1) MSC/NASTRAN可处理的载荷包括静力载荷、动力瞬态、振动载荷、热载、地震加速度和随机载荷……(2) 静力载荷包括： l 板和体面上的压力载荷 l   重力载荷 l    由加速度引起的载荷 l强迫位移 l 集中力和力矩 l梁上的分布载荷边界条件(1)  结构对载荷的响应通过约束点或结构点处产生反力来响应（2）一些简单边界件（3）MSC/NASTRAN中，边界条件通过约束适当自由度为零位移来处理材料性质NASTRAN可处理材料包括：各向同性，各向异性，非线性(与应力相关)，流体，温度相关的，以及复合材料等MSC/NASTRAN输入文件结构1、MSC/NASTRAN输入文件内容l要执行的分析类型l 计算结果输出要求l   模型几何l   单元集l   材料l   载荷l   约束(边界条件)2、输入文件是文本文件默认扩展名为DAT，由文本编辑软件或有限元前处理软件建立3、运行MSC/NASTRAN命令NASTRAN输入文件名如：Nastranmodel1.dat4、输入文件包括五个部分，三个限定符NASTRAN语句（可选的）主要用来修改一些操作参数如：工作存储器状况，数据块大小，数据块参数等文件管理段（可选的）主要用于初始化数据库和FORTRAN文件执行控制段（必须的）（1）主要功能：规定执行作业分析解法类型（2）其它一般功能：1）可选ID语句，识别作业2）可选TIME语句，设置作业执行最大时间限（3）结束用CEND限定符标识情况控制段（必须）（1）   规定与控制分析结果输出要求(即力、应力和位移的输出要求)（2）   管理一组模型数据输入（3）   定义分析子情况(如一个作业中施加多组载荷)，选取载荷和边界条件（4）  位于执行控制段后，而在模型数据段前模型数据段（必须）（1）   在情况控制段之后，以限定符“BEGINBULK”开始（2） 包含描述有限元模型的全部数据：几何、坐标系、有限单元、单元性质、载荷、边界条件以及材料性质模型数据段记录可以按任何秩序排列，但最后一条必是限定符“ENDDATA”例子截面直径0.25英寸，一端固定，另一端作用20磅轴力。求轴力引起的伸长MSC/NASTRAN输入文件ROD.DAT为MSC/NASTRAN输出文件MSC/NASTRAN输出文件包括无重起动，MASTER和DBALL文件在作业完成后自动清除F06文件部分结果MSC/NASTRAN输入数据数据单位MSC/NASTRAN对物理单位无限制用户在形成有限元模型时使用一致性单位制输入数据格式实数、整数和符号输入数据MSC/NASTRAN有三种可能数据整数、实数和字符(也称文字型、或BCD)实数可用多种形式输入，如，“7”可采用如下形式输入自由域、小域与大域格式(1)MSC/NASTRAN三种输入数据格式(2)NASTRAN语句、文件管理段、执行控制段、情况控制段用自由格式(3)模型数据段用三种格式中任何一种(4)NASTRAN模型数据段每一个输入数据记录(卡)包含十个字域(5)第一个字域填入该模型数据卡的特征名(如GRID,CBAR,MAT1,等等)4）   第二字域至第九字域包含模型数据记录(卡)的数据输入信息   第十字域不填数据，为继续信息记录(卡)预备典型NASTRAN模型数据记录格式，GRID记录(卡)自由域格式自由域格式必须从第一列开始填数据；跳过字域，用逗号实现整数和字符字域不能超过八个字符由域数据不能包含嵌入的空格。小域格式第1字域和第10字域必须是左对齐第2字域至第9字域无需左或右对齐小域输入数据不能包含任何嵌入空格大域格式要求高数字精度，采用大域格式大域格式表示的每个记录只少有两行继续卡模型数据记录多于八个字域的数据，需要继续卡如：简单梁性质卡PBAR：输入(.DAT)文件第4章执行控制与情况控制典型Nastran输入文件执行控制语句 执行控制语句(1)  该段语句用自由格式书写(2)  执行控制段基本功能a)识别作业b)选择分析类型c)设置允许CPU时间d)输出诊断信息e)设定用户编写的DMAP系列ID语句是可选的，其作用为识别作业;必须为执行控制段第一条语句   ID语句格式为：IDi1，i2其中，i1和i2为字符串，i1可为1至8个字符串，i2可为任何长度的字符串。每一字符串以字母开头ID语句SOL语句    SOL语句是必须，用于选择分析类型（求解系列）   SOL语句格式为：SOLn其中，n是识别解法类型的正整数或解法系列的字符名如：SOL101(或SOLSESTATIC)，即线性静力分析；SOL103（模态分析）和SOL105（屈曲分析）等Time语句是可选的，设置最大CPU时间和作业I/O时间它格式为：TIMEt1,t2其中，t1为最大允许CPU执行时间，以分计（实数或整数，缺省值为1分钟）；t2为最大允许I/O时间，以秒计（缺省值是无限大）TIME语句CEND语句GEND语句必须，作用是作为执行控制段的结束（情况控制段的开始）格式为：CEND一个简单模型线性静力分析执行控制段IDSIMPLE,MODELSOL101TIME5CEND例子MSC/NASTRAN结构化求解序列MSC/NASTRAN结构化求解序列MSC/NASTRAN结构化求解序列情况控制指令  情况控制段是MSC/NASTRAN输入文件必须部分 跟在执行控制段(CEND)后，在模型数据集(BEGINBULK)前  基本功能：   选取载荷与约束条件等模型数据； 选取输出结果；   定义子情况;情况控制指令均用自由格式书写输出选择TITLE={任何BCD数据}SUBTITLE={任何BCD数据}LABEL={任何BCD数据}TITLE、SUBTITLE和LABEL分别定义输出每页第一行、第二行和第三行标题。ECHO=SORT，打印分好类的模型数据；=UNSORT，打印未分类的模型数据；=BOTH，打印分类和未分类两种数据；=NONE，不打印模型数据；=PUNCH将分类模型数据记入穿孔文件。输出一组（n）或全部结点的位移选取一组（n）或全部结构单元的单元力输出选取一组（n）或全部板单元或体单元的应变输出输出一组（n）或全部单元的应变能选取一组（n）或全部结构单元的应力输出要求一组（n）或全部结点的平衡力输出选取一组（n）或全部结点的应力输出请求一组（n）或全部作用载荷的输出要求一组（n）或全部结点单点约束力输出SETn={i1[,i2,i3,THRUi4,EXCEPTi5,i6,i7,i8,THRUi9]}定义一组输出请求中使用的结点号或单元号，用于得到输出量的部份选择输出例如：SET1=3，4，7，9，11SET5=2，9，15，THRU21，33DISP=1FORCE=1STRESS=5GPFORCE=all对于该例题，表示输出下列内容：   结点3、4、7、9和11的位移；  单元3、4、7、9和11的力；单元2、9、15至21和33的应力;全部节点的约束反力。数据选择LOAD=n选取静力载荷条件(集中载荷或分布载荷)，n与模型数据卡（FORCE、MOMENT和PLOAD等）标识号相对应。DEFORM=n选取初始单元强迫变形，n与模型数据卡DEFORM标识号相对应。SPC=n选取单点约束，n与模型数据卡(SPC、SPC1或SPCADD)标识号相对应。MPC=n选取多点约束，n与模型数据卡(MPC或MPCADD)标识号相对应。TEMP（LOAD）=n选取由模型数据卡（TEMP或TEMPD）定义的温度载荷。METHOD=n选取特征值提取 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，n与模型数据卡(EIGR、EIGRL或EIGB)标识号相对应。子情况定义SUBCASEn定义和标识一个子情况。n为子情况的标识号，由用户指定的任何整数，但必须满足由上至下的子情况号是依次递增。SUBCOMn定义和标识一个线性组合子情况。SUBSEQ=R1[,R2,R3,…Rn]定义线性组合情况的系数，R1至Rn为SUBSOEQ卡前出现的1至n个子情况的系数（实数）。下面给出一个3种载荷子情况及其组合的例题。SUBCASE1SUBTITLE=DeadLoadLOAD=10SUBCASE2SUBTITLE=NWwindLoadLOAD=20SUBCASE3SUBTITLE=SWWindLoadLOAD=30SUBCOM10SUBTITLE=LoadCombination1LABLE=DeadLoad+NWWindSUBSEQ=1.0,1.0,0.0SUBCOM20SUBTITLE=LoadCombination2LABLE=DeadLoad+(-)1.5SWWindSUBSEQ=1.0,0.0,-1.5SYMn定义一个对称子情况，n为子情况标识号。SYMCOMn定义和标识一个对称组合子情况。SYMSEQ=R1[,R2,R3,…Rn]定义对称组合子情况中1至n被组合子情况的系数。REPCASEn定义和标识一个重复的子情况。一般用于对前面实际子情况提出另外的输出请求。MODES=n用于特征值问题中，重复N个连续模态的同样输出。n为模态数，由第一个开始并依次处理，为此需定义子情况。第5章 结点与坐标系结点结点用于定义结构几何; 每一结点有6个自由度（DOF）：三个移动分量(1、2、3）与三个转动分量（4、5、6）。结点六个自由度以1，2，3，4，5和6标明结点的位移分量与自由度的关系表示为结点模型数据“卡”GRID格式字域4至6中X1，X2和X3在不同坐标系中对应量如下：字域8中PS施加结点任何自由度方向的约束；字域9仅用于超单元分析标量点标量点是空间的一个点，仅具有一个自由度  标量点不需任何空间坐标系来定义  标量点用于表示非结构特性，如相对位移、梁元翘曲影响等标量点用SPOINT“卡”定义，格式如下：坐标系基本坐标系MSC/NASTRAN有一种固定直角坐标系，称为基本坐标系;所有坐标系都有坐标系识别号（CID），基本坐标系坐标系识别号为零或空用户定义局部坐标系时，基本坐标系是参考坐标系局部坐标系 MSC/NASTRAN提供定义局部坐标系的六种模型数据卡 每一局部坐标系直接或间接与基本坐标系相关六种选择是：CORD1R、CORD1C和CORD1S是用三个结点定义局部坐标系，模型修改，该参考结点位置改变，局部坐标系定向亦改变CORD2R、CORD2C和CORD2S是用三点定义局部坐标系CORD2C卡格式如下点（A1，A2，A3）,（B1，B2，B3）和（C1，C2，C3）非共线的任何坐标系中，角度输入按度表示，输出（如转动位移）以弧度表示例题一半圆顶拱。为方便结点位移输出，将3至7点建立局部坐标系采用柱坐标系，标识号为100,定义为各结点定义如下结点3至7采用（r，θ，Z）坐标，r=15.0时，θ从30°（结点7）至150°（结点3）变化。所有结点的输出采用基本坐标系，因为在字域7（CD）是空第6章 基本单元库概述基本MSC/NASTRAN单元标量单元标量单元，也称0维单元所有标量单元都在结构模型两个自由度间或一个自由度和“地面”间来定义标量单元刚度由用户直接定义，静力分析中的标量单元如下：标量弹簧单元：CELAS1，CELAS2，CELAS3，CELAS4；标量质量单元：CMASS1，CMASS2，CMASS3，CMASS4四种形式标量弹簧元，格式如下：CELAS1和CELAS3性质卡格式例题问题：弹簧一端固定，另一端受10磅轴力，弹簧轴向刚度(K)为100磅/英寸，求：结点1202位移模型数据卡为NASTRAN101静力分析中，PARAM，AUTOSPC可自动约束不相关自由度阻尼(第8字场GE)不适于静力分析，未计入第9字场应力系数S是可选，用关系式（P为作用载荷），直接计算弹簧应力将CELAS2卡上G1和G2顺序倒过来，则单元力的符号也反号部分输出结果线单元   线单元，也称一维单元，用于表示杆和梁性质；   杆单元支持拉、压和轴向扭转，但不允许弯曲；   梁单元则包括弯曲，MSC/NASTRAN有三种梁元；CBAR简单梁元，梁剖面剪心和形心吻合，不能用于具有翘曲的梁CBEAM复杂梁元，具有CBAR的全部能力，允许锥形剖面性质，非吻合的形心和剪心，以及剖面的翘曲;CBEND常曲率半径简单曲梁元杆单元(CONROD)CONROD单元，连接两结点，允许承受轴向力和绕轴向的扭转不需性质卡，定义多个不同性质杆单元CONROD格式扭转应力系数C用于计算扭矩引起的扭转应力杆单元(CROD)CROD单元同CONROD单元CROD有单独的性质卡(PROD)定义杆单元有同样性质时，用CRODCROD格式CROD单元性质卡PROD格式杆单元(CTUBE)CTUBE性质与CROD相同，专用管数据格式如下性质卡PTUBE格式简单梁单元(CBAR)CBAR单元特性   CBAR单元可承受拉伸或压缩，两互相垂直平面内的扭转与弯曲，及两互相垂直平面内的剪切； CBAR单元特征：   必须是直的、剖面性质不沿长度变化；剪心和形心吻合(不能用于翘曲梁)；惯性主轴不需要与单元轴吻合；中性轴可偏离结点(用于加筋板或格板)铰接标记，允许任意端结点的力或弯矩的释放CBAR单元格式替代格式的方向与梁剖面是任意的，但通常对准梁的惯性主平面之一。选取(1.0,1.0,0.0)给出如下的：梁单元性质(PBAR）应力恢复系数点(Ci，Di，Ei，Fi)，与Y、Z单元轴坐标有关应力计算点位置（CBARAO）CBARAO卡：定义沿CBAR单元轴上应力/内力计算点位置，格式或：复杂梁单元(CBEAM)CBEAM单元具有CBAR单元的全部功能，还具有：面形质允许沿梁长变化；中性轴、重心轴与剪心轴不要求重合；考虑剖面翘曲对扭转刚度的影响；考虑锥度对横向剪切刚度的影响；数据格式   第二继续卡中SA和SB为端点A和B标量点或结点标识号，这些点有翘曲自由度（）CBEAM单元性质卡PBEAM格式 曲梁元(CBEND) CBEND单元是连接两结点的一段园弧具有定常曲率半径   具有拉伸刚度、弯曲刚度及横向剪切柔度压力管和弯头是CBEND单元的典型应用例子CBEND单元的数据格式如下CBEND单元的性质卡为PBEND，其格式替换格式面单元  面单元用于板、壳  刚度项存在五个自由度，板法线转动自由度“不连接”，必须约束掉对线性分析，NASTRAN用薄板经典假设在MSC/NASTRAN二维单元库中，存在如下一般的单元：l     三结点等参三角形单元CTRIA3；l       四结点等参四边形单元CQUAD4；l       六结点等参三角形单元CTRIA6；l       八结点等参四边形单元CQUAD8；l       四结点剪力板单元CSHEAR；l       三结点等参平板单元CTRIAR；l       四结点等参平板单元CQUADR；用户最常用的是CQUAD4和CTRIA3单元四边形板元(CQUAD4)CQUAD4力和力矩  力和力矩在单元形心处计算 应力在距单元参考面距离为Z1和Z2处计算Z1和Z2在PSHELL性质卡上定义，常为板的表面，即Z1，Z2=±厚度/2三角形板元(CTRIA3)   CTRIA3单元常用于网格过渡和填充不规则边界CTRIA3格式力和力矩在单元形心处计算应力在距单元参考面距离为Z1和Z2处计算壳单元性质(PSHELL) CQUID4单元可为膜元、弯曲元以及耦合单元膜元，仅填MID1作为弯曲元，仅填MID2例题图示一悬臂板，该板长、宽均为10英寸，厚度为0.15英寸，悬臂端两角点处作用有拉力300磅，横向载荷0.5磅。求板的位移、力和应力与单元相关模型数据卡输出情况控制指令：FORCE=ALLDISP=ALLSTRESS=ALL其它面单元体单元体单元仅包含平移自由度，不包含转动自由度六面体单元(CHEXA)   CHEXA可连接8至21个结点；  应力在单元中心计算   可外推到角结点计算CHEXA单元卡格式CHEXA单元坐标系是由R、S、T三向量定义，它们连接该单元相对面的形心R：连接G4-G1-G5-G8面和G3-G2-G6-G7面形心；S：连接G1-G2-G6-G5面和G4-G3-G7-G8面形心；T：连接G1-G2-G3-G4面和G5-G6-G7-G8面形心。五面体单元(CPENTA)   CPENTA单元用于由体到板或壳的过渡；   CPENTA有6到15个结点(6个角结点，其余为中边结点)；   单元应力()在形心计算，可推到角点处计算CPENTA卡格式：单元坐标系：原点：位于连接G1和G4直线的中点Z轴：指向三角形G4-G5-G6，定向于两三角面形心连线与中面垂线之间的某处X和Y轴垂直于Z轴四面体单元(CTETRA)不推荐用CTETRA单元做连续体的大部分离散单元应力在形心点计算，可外推到角点计算CTETRA单元数据格式体单元性质(PSOLID)PSOLID卡定义CHEXA、CPENTA和CTETRA体单元的性质约束单元（1） 约束单元又称“刚性单元”。用于处理结点(或标量点)间各自由度间固定约束关系（2）   一个约束单元等价于一个或多个多点约束方程；（3MSC/NASTRAN中，包含的约束单元：RROD，刚性杆单元  RBAR，刚性梁单元RTRPLT，刚性三角板单元    RBE1，1号刚性体单元    RBE2，2号刚性体单元     RBE3，均方加权约束单元RSPLINE，内插约束单元。刚性梁单元（RBAR） 刚性梁元把结点1至6个自由度与另外6个独立自由度刚性地连接起来 6个独立自由度必须为6个，并且是完全确定了单元的刚体性质RBAR格式：刚性体单元（RBE2）独立自由度在单点处指定，相关自由度在任意数量的点处指定RBE2单元是一个约束单元，描述两个或多个结点之间的位移关系RBE2数据格式例题加筋板用两CQUAD4单元和一个CBAR单元(描述筋条)来建立模型。两个RBE2单元用于将CBAR筋条与板单元连接。结点7和8与CBAR单元相连接，并位于筋条的中性轴上；RBE2单元把始结点GA的全部6个自由度与它的端结点GB的自由度相关起来GA称为“主结点”，它的6个自由度是独立的，GB是“从结点”，它的6个相关自由度分量列在字场4(CM)中。RBE2如下第7章材料性质MSC/NASTRAN可处理多种材料性质NASTRAN可处理的适于线性静力分析的材料类型：  各向同性材料（MAT1）  二维各向异性材料（MAT2）   轴对称体正交异性材料（MAT3）   二维正交异性材料（MAT8）   三维各向异性材料（MAT9）层复合材料PCOMP各向同性材料（MAT1）各向同性材料在各方向都具有同样的材料性质典型应力―应变曲线当应力超过弹性极限，材料进入非线性，需用非线性分析方法材料常数E、G、NU满足。需提供E、G、NU中两个质量密度RHO用于计算重力载荷及动力分析热膨胀系数A和参考温度TREF仅用于热分析结构阻尼GE不用于静力分析MSC/NASTRAN中用MAT1卡描述，格式如下例子静力分析，采用低碳钢材料，性质为：，，质量密度采用自由域格式为：MAT1，5，30.E6，，0.3，7.0E-4二维各向异性材料（MAT2）一般各向异性材料，平面应力—应变关系用（7-1）表示横向剪应力—横向剪应变关系则由（7-2）定义其中，T为温度，为参考温度，Ai为热膨胀系数NASTRAN中，用MAT2卡描述板（壳）单元各向异性材料性质。格式用PCOMP卡进行复合材料分析时，MAT2卡自动生成轴对称体正交异性材料（MAT3）轴对称体正交异性材料，应力—应变关系其中，为轴对称体横剖面坐标系MAT3仅适用于CTRIAX6单元为保证对称性，必须满足如下关系MAT3卡格式二维正交异性材料（MAT8）二维正交异性材料：平面应力—应变关系横向应力—横向应变关系MAT8卡只适用于板（壳）单元，格式如下三维各向异性材料（MAT9）三维各向异性材料，应力—应变关系MAT9卡格式如下MAT9卡适用于体元CHEXA、CPENTA和CTETRA层复合材料（PCOMP）层复合材料，NASTRAN提供材料性质卡PCOMP，格式如下第8章 静力载荷Nastran中，每一类载荷可以单独或以任何线性组合形式施加给结构。集中力和力矩 集中力和力矩直接施加给结点 集中力用FORCE、FORCE1和FORCE2卡定义FORCE卡格式概述例子：集中力F作用于悬臂梁自由端自由域格式为：或FORCE,100,2,,10.,0.,-1.,0.或FORCE,100,2,,1.,0.,-10.,0FORCE1和FORCE2卡定义集中力方向：FORCE1用两个结点的连线FORCE2用四个结点组成两个向量（G1-G2，G3-G4）的向量积，格式（下面force1、force2位置有错，刚好相反）作用于结点的集中力矩，用MOMENT卡定义，格式MOMENT1和MOMENT2也可定义集中力矩，同FORCE1和FORCE2。分布载荷作用于一维单元上的分布载荷（PLOAD1）  用PLOAD1卡对一维单元（CBAR、CBEAM和CBEND）施加分布载荷；对CBAR和CBEAM单元，分布载荷可沿单元全长或部分长度来施加；对CBEND单元，分布载荷限沿单元全长线性变化PLOAD1卡的格式如下例1均布载荷用比例长度“FR”来确定X1和X2，有X1=0.0,X2=1.0，P1=P2=12.6磅/英寸用“LE”来确定X1和X2例2，线性分布载荷对沿梁轴线线性分布载荷PLOAD1卡为：例3，集中载荷对作用于梁上的集中载荷PLOAD1卡为作用于二维单元上的均布压力（PLOAD2） 对有相同均布压力的多个二维单元（CQUAD4或CTRIA3），PLOAD2卡十分方便PLOAD2卡格式：或PLOAD作用于二维或三维单元面上的分布压力（PLOAD4） PLOAD4定义多种二维或三维单元面上的压力载荷这种压力载荷可垂直或不垂直于单元面可在单元面各角点输入不同压力值PLOAD4卡的格式如下替换格式（仅适于面单元）例1：作用于曲板上的均布压力（PLOAD4）用PLOAD4卡替换形式定义例2：作用于六面体CHEXA单元上的均布压力载荷重力和离心力（GRAV，RFORCE）在NASTRAN中，重力载荷用GRAV卡来施加，格式旋转引起的离心惯性力，用RFORCE卡定义。格式 METHOD=1（或空白），耦合质量矩阵；METHOD=2，集中质量矩阵强迫位移静力分析中，用DEFORM卡定义强迫变形DEFORM卡在情况控制集中用指令DEFORM=SID来选取DEFORM卡格式对静力分析中的强迫位移，用SPCD施加SPCD卡由情况控制指令LOAD=SID来选取DEFORM格式热载   温度场用结点温度和单元温度数据定义（  TEMP和TEMPD模型数据卡定义结点温度TEMP卡格式一张TEMP卡最多可定义三个结点的温度，由情况控制TEMP=SID选取TEMPD卡定义结点温度场，格式该卡最多可定义四组温度场，它由情况控制指令TEMP=SID选取。对于一维单元：ROD、BAR、BEAM、BEND和CONROD或TUBE，用TEMPRB卡来定义温度场，格式：第二继续卡的替换形式二维单元，用TEMPP1和TEMPP3卡来定义温度场，TEMPP1卡定义二维单元面上温度场，格式继续卡的替换格式为TEMPP3卡定义二维单元剖面温度梯度，格式第三继续卡的替换格式为组合载荷 LOAD模型数据卡可用来进行静力载荷的线性组合（叠加）所组合的载荷是用FORCE、MOMENT、FORCE1、MOMENT1、FORCE2、MOMENT2、PLOAD、PLOAD1、PLOAD2、PLOAD3、PLOAD4、PLOADX、SLOAD、SPCD、RFORCE或GRAV卡来定义LOAD卡格式：由LOAD定义的组合载荷为例子:(1)         Y向15.2磅的集中力F作用于结点12上(2)         6.4英寸-磅关于X-轴的集中弯矩M作用于结点127上。要求:组合载荷为：2倍集中力F和3倍的集中力矩M。即式中30和40分别为集中力F和集中力矩M的载荷集标识号。在情况控制集中：LOAD=22在模型数据集中注意：  NASTRAN可用情况控制SUBCASE在一次程序运行中分析多种载荷工况（每一种子情况定义一种唯一的载荷工况）还可用情况控制指令SUBCOM和SUBSEQ定义子情况（不同载荷条件）的线性组合。例子：说明SUBCOM和SUBSEQ应用第一种载荷情况：同时加上F1和F2；第二种载荷情况：同时加上F1和半倍的反向F2。在情况控制集中：SUBCASE1（选取垂直载荷F1）LABEL=VERTLCALLOAD2000.0LBSLOAD=10SUBCASE2（选取水平载荷F2）LABEL=HORIZONTALLOAD1000.0LBSLOAD=20SUBCASE100（组合F1和F2）SUBTITLE=COMBINATIONOFTHEPREVIOUSSUBCASESLABEL=FISTCOMBINATIONSUBSEQ=1.,1.SUBCASE200（组合F1和-0.5F2）LABEL=SECONDCOMBINATIONSUBSEQ=1.,-0.5在模型数据集中：FORCE,10,3,,-2000.,0.,0.,1.FORCE,20,5,,1000.,1.,0.,1.第9章 约束处理MSC/NASTRAN两种基本约束类型：单点约束（SPC）和多点约束（MPC）单点约束单点约束是约束单个自由度的一种约束用途：    支持一个结构，或将一结构“固定”于地面；    处理对称或反对称边界条件；   消除结构分析中未用自由度；    消除非常弱的耦合自由度；给结点施加零或非零强迫位移永久性固定约束对永久性固定约束，用GRID模型数据卡中第8域PS来定义;如果分析模型中仅有几个结点需施加零位移约束，则采用GRID卡。单点约束（SPC）   用SPC模型数据卡施加一组单点约束或强迫位移SPC的格式SID是SPC集识别号，由情况控制指令集中SPC=SID指令来选取一个SPC卡可定义两组（G、C、D）值单点约束（SPC1）SPC1模型数据卡用于定义零位移单点约束，格式替换格式SID是由情况控制指令集中SPC=SID指令来选取，任何数量的SPC1卡可用来定义一个约束集。AUTOSPC在MSC/NASTRAN中，利用在模型数据集中加入参数卡：PARAM，AUTOSPC，YES可自动识别与消除刚度矩阵的奇异性消除未用自由度和非常弱的耦合自由度边界条件例题1一根梁，边界条件为一端固支、另一端铰支。具有5个结点，4个梁元对于结点1需约束全部6个自由度，三个移动（1，2，3）和三个转动（4，5，6）。对于结点5，需约束三个移动自由度（1，2，3）和两个转动自由度（4，6）。用SPC卡，假定情况控制约束集中已选定SPC=100。强迫位移的值为零，取缺省值。SPC卡为用自由域格式，则为：SPC，100，1，123456，，5，12346边界条件例题2一四边固支板，四个板元，9个结点。边界结点1，2，3，4，6，7，8和9必须约束所有6个自由度（1，2，3，4，5，6）。假定在情况控制约束集已选定SPC=100。采用SPC1卡，则有多点约束NASTRAN中，多点约束（MPC）描述两个或多个自由度间的线性关系：式中uj为节点或标量点的任何自由度；Rj为用户定义的比例系数。多点约束用途：(1)  将两个结点间的相关运动定义为一个自由度；(2)  将几个运动平均值定义为一个自由度；(3)  在结构部件间提供铰链或滑动连接；(4)  连接不同种类的单元，将具有转动自由度的单元与仅有移动自由度的单元相连接（壳元与体元的连接就是一例）；(5)  获得作用于结构或结构部件上的合力；(6)  将一个力分配到结构中几个点。当一个力是未知的时候，这是实际有用的，例如，要求压缩流体的力；(7)  连接具有不一致结点的单元，例如，在结构内部改变网格尺寸便会出现这种情况；(8)  替换具有刚性连接的极刚硬结构元件。这只当需改善刚度矩阵的数值状态时才用，且是不推荐的，最好采用刚性元来处理；(9)定义结点的运动分量，该分量方向不是与结点的局部坐标系轴向一致多点约束用MPC卡描述，其格式如下第10章 线性静力分析基本有限元方程静力分析的基本有限元方程为：[K]{u}={P}式中[K]为结构的弹性刚度矩阵；{u}为结点广义位移向量；{P}为结点载荷向量。刚度矩阵按结点自由度装配而成的，对应位移集称之为g-集；该矩阵往往是可能奇异的，不能直接被分解的。一般需进行如下运算：  多点约束减缩（MPC），消去线性相关自由度（可选的）；  单点约束减缩（SPC），消去刚体运动自由度；  静力减缩（OMIT），减小求解问题的规模（可选）自由体支持（SUPORT），分析惯性卸载问题上面运算由一个或多个模型数据卡所控制：解题过程确定物理模型简单物理模型：承受集中载荷作用简支梁。材料特性：弹性模量E=30E6泊桑比v=0.3载荷：承受集中力F，见图边界条件：两端简支。求解：确定在载荷F作用点处梁的挠度和应力，不考虑横向剪切的影响。建立有限元模型的输入数据文件按MSC/NASTRAN的输入数据格式，建立相应有限元模形的数据文件第1步确定分析类型，形成输入文件的执行控制语句集IDMPM，CH12EXAMPLESOL101TIME100CEND第2步离散物理模型以形成有限元模型对承受集中力梁弯曲问题。因杆单元CROD不能承弯，故不能选用它。CBAR是常用的等剖面直梁元，满足本问题的要求。最后形成具有四个结点、三个CBAR单元、在结点3处作用集中力F的两端铰支梁模型第3步形成模型数据集建立有限元模型的“几何”、“单元”、“材料”、“载荷”与“约束”五类数据几何数据GRID卡如下：若采用自由域格式,则为:GRID,1,0.,0.,0.GRID,2,10.,0.,0.GRID,3,20.,0.,0.GRID,4,30.,0.,0.单元数据   CBAR单元卡中第6、7、8项为梁端点GA处的定位向量分量（X1，X2，X3）；该向量确定梁元坐标系和主平面1的位置，据此计算梁剖面性质。尽管的选择有点任意，但其方向必须与梁剖面的惯性主平面相一致。定义平面1和Y-单元轴单元性质卡标识号为101，三个梁单元的CBAR卡数据CBAR单元的性质PBAR卡：a)    PBAR卡第5项和第6项。,两者不能颠倒。    应力恢复系数Ci、Di、Ei和Fi的选取，由用户在梁剖面（Y-Z平面）上任选的四点局部坐标值。考虑横向剪切影响，需剪力面积系数K1和K2填入适当的值，对矩形剖面，K1=K2=5/6。若不填，其缺省值为无穷大，意味着剪切对挠度无影响。对于无剪切影响，PBAR卡为材料性质梁的材料为钢材，弹性模量，泊桑比。采用MAT1卡来定义，材料标识号选为201载荷数据结点3处有100磅集中力，方向向下。用FORCE卡定义。选用载荷标识号选为10，该FORCE卡如下边界条件（1）可用GRID卡第8项（PS）填入固定约束自由度分量。（2）考虑到1和4结点约束相同，采用SPC1卡描述。SPC1卡第4步提出分析输出要求，建立情况控制指令集位移和单元应力输出，如下的情况控制指令是必须的DISP=ALL（输出全部结点位移）STRESS=ALL（打引所有单元的应力）为了检查计算结果，采用如下指令是合适的：FORCE=ALL（打引所有单元力）SPCF=ALL（打引所有约束反力）输入数据文件的输出采用如下指令：FCHO=BOTH（输入文件以分类和未分类两种形式输出）输出结果页面的标题和子标题可用TITLE和SUBTITLE指令：TITLE=HINGEDBEAMSUBTITLE=WITHCONCENTRATEDFORCE对载荷和约束的选取如下： 标识号应与所选模型数据卡的标号相对应最后，形成了如下情况控制指令集：CENDECHO=BOTHDISP=ALLSTRESS=ALLFORCE=ALLSPCF=ALLSPC=100LOAD=10TITLE=HINGEDBEAMSUBTITLE=WITHCONCENTRATEDFORCE上述情况控知指令要求放在CEND之后，相互的顺序是任意的。第5步完成输入文件运行MSC/NASTRAN并输出结果MSC/NASTRAN的计算结果放在.F06文件中。检验结果错误信息MSC/NASTRAN对有限元模型、运算过程错误信息，记录在文件.F06中。残余力向量误差ε残余力向量误差EPSILON是十分小的（～10-6），这表明稳定的数字特性，不存在大的舍入误差，所求解的刚度矩阵特性好（不存在奇异性、病态条件）。位移量级判断梁的挠度量级为英寸，这同梁的长度与剖面尺寸相比均是很小的量，符合小位移假设，结果是合理的。如果