万水MSC技术丛书 MSC Nastran动力分析指南 第2版PDF电子书下载

第1章 动力学分析方法及MSC Nastran基本使用介绍 1

1.1 有限元分析方法介绍 1

1.1.1 有限单元法的基本思路 2

1.1.2 有限元法的计算步骤 3

1.1.3 有限元法的进展与应用 5

1.2 动力学分析概述 6

1.2.1 动力分析过程浏览 6

1.2.2 单自由度系统 7

1.2.3 单自由度系统无阻尼自由振动 8

1.2.4 单自由度系统有阻尼自由振动 9

1.2.5 单自由度系统无阻尼简谐振动 10

1.2.6 单自由度系统有阻尼简谐振动 11

1.2.7 多自由度系统 12

1.2.8 有限元动力学建模需要考虑的问题 13

1.3 MSC Nastran的由来 13

1.3.1 MSC Nastran程序的起源 13

1.3.2 MSC Nastran的由来 14

1.4 MSC Nastran动力分析功能介绍 14

1.4.1 动力分析功能及特性 14

1.4.2 MSC Nastran支持的硬件平台 17

1.5 MSC Nastran基本应用流程 17

1.5.1 前处理 17

1.5.2 求解 21

1.5.3 后处理 22

1.6 动力学模型输入 22

1.6.1 MSC Nastran输入文件结构 22

1.6.2 MSC Nastran数据卡片格式 23

1.6.3 有限元分析手段 23

1.6.4 MSC Nastran常用单元形式 23

1.6.5 耦合质量与集中质量 24

1.6.6 MSC Nastran基本集合的运算 28

1.6.7 MSC Nastran基本集合的定义 29

1.6.8 模型检查的提示 31

第2章 模态分析 32

2.1 模态分析目的 32

2.2 模态分析理论 32

2.3 自然模态与固有频率性质 33

2.4 模态能量 34

2.5 特征值解法 34

2.5.1 跟踪法 35

2.5.2 变换法 35

2.5.3 兰索士法 35

2.5.4 特征值方法的比较 35

2.5.5 兰索士法卡片 36

2.5.6 模态分析求解控制 36

2.5.7 例子 37

2.6 动力分析的缩减 39

2.6.1 概述 39

2.6.2 MSC Nastran中使用的降阶方法 39

2.7 刚体模态 44

2.7.1 刚体模态的概念 44

2.7.2 刚体模态的计算 45

2.7.3 支撑自由度的选择 46

2.7.4 支撑自由度的检验 46

2.7.5 MSC Nastran对刚体模态和刚体向量的计算 46

2.8 模态分析实例 47

第3章 频率响应分析 56

3.1 动力学分析中的矩阵组集 56

3.1.1 阻尼矩阵 56

3.1.2 直接法 58

3.1.3 模态法 59

3.2 频率响应分析 60

3.2.1 概述 60

3.2.2 直接法频率响应 61

3.2.3 模态法频率响应 61

3.2.4 激励的确定 61

3.2.5 模态法频率响应与直接法频率响应的比较 69

3.2.6 SORT1和SORT2输出的对比 70

3.2.7 频率响应求解控制 70

3.2.8 频变弹簧和阻尼器 71

3.3 频率响应分析实例 74

3.4 频率函数装配 84

3.4.1 频响函数的概念 84

3.4.2 频响函数装配的概念 85

3.4.3 频响函数装配在MSC Nastran中的实现 86

3.4.4 频响函数装配实例 89

第4章 瞬态响应分析 95

4.1 直接法瞬态响应分析 95

4.1.1 过程 95

4.1.2 直接瞬态响应分析中的阻尼 96

4.2 模态法瞬态响应分析 96

4.2.1 过程 96

4.2.2 模态法瞬态响应分析中的阻尼 96

4.2.3 MSC Nastran中模态法瞬态响应分析阻尼的输入 97

4.2.4 模态法瞬态响应分析数据的提取 98

4.2.5 模态截断 98

4.2.6 残余向量 98

4.3 瞬态激励 100

4.3.1 时变载荷 100

4.3.2 载荷的组合 101

4.3.3 DAREA卡 101

4.3.4 LSEQ卡片 102

4.3.5 初始条件 103

4.3.6 TSTEP卡 104

4.4 直接法瞬态响应与模态法瞬态响应的比较 105

4.5 瞬态响应分析实例 105

第5章 响应谱与随机响应分析 113

5.1 强迫运动 113

5.1.1 概述 113

5.1.2 瞬态分析中的强迫运动 113

5.1.3 瞬态分析中的大质量法 113

5.1.4 瞬态分析中的大刚度法 114

5.1.5 瞬态分析中的拉格朗日乘子法 114

5.1.6 强迫位移实例 114

5.1.7 瞬态分析中的直接法 118

5.2 响应谱 119

5.2.1 概述 119

5.2.2 响应谱求解控制 120

5.2.3 响应谱应用 121

5.2.4 求解控制 122

5.2.5 响应谱实例 124

5.3 随机响应分析 143

5.3.1 概述 143

5.3.2 自相关与自谱 143

5.3.3 各态历经性随机激励下线性系统响应计算 144

5.3.4 MSC Nastran中随机分析的实现 146

5.4 随机响应分析实例 147

第6章 复特征值分析 156

6.1 概述 156

6.2 理论 156

6.3 MSC Nastran中的实现 156

6.4 求解控制 157

6.4.1 执行控制 157

6.4.2 工况控制 157

6.4.3 数据模型 157

6.5 复特征值分析实例 157

第7章 使用超单元的正则模态分析 165

7.1 超单元的概念与定义 165

7.1.1 超单元的概念 165

7.1.2 在MSC Nastran中定义部件超单元 165

7.2 例题：钢的冲压 166

7.2.1 模型及参数 166

7.2.2 例题的模型定义 166

7.3 超单元应用说明 176

7.3.1 求解过程 176

7.3.2 静凝聚理论 176

7.3.3 使用超单元分析的优点 177

7.3.4 超单元分析的缺点 177

7.3.5 流程区别 178

7.4 动力分析中可用的超单元缩减方法 182

7.4.1 缩减程度对比 182

7.4.2 演或静态缩减 182

7.4.3 各种缩减方法的优点 183

7.4.4 使用静态缩减的正则模态计算 183

7.4.5 使用超单元动态缩减的正则模态计算 183

7.5 MSC Nastran的超单元输入卡片 184

7.5.1 超单元的内部广义自由度卡：SENQSET 184

7.5.2 标量点定义卡：SPOINT 184

7.5.3 广义自由度定义卡：QSET 185

7.5.4 QSET卡的替代格式：QSET1 186

7.5.5 固定分析自由度的定义卡：BSET 186

7.5.6 BSET卡的替代格式：BSET1 187

7.5.7 自由的边界自由度定义卡：CSET 188

7.5.8 CSET卡的替代格式：CSET1 188

7.6 默认的部件模态综合方法——固定边界法 189

7.7 手工求解示例 190

7.8 超单元分析实例 195

第8章 动力学建模选项 204

8.1 概述 204

8.1.1 动力分析的策略 204

8.1.2 规划分析 204

8.2 质量建模 205

8.2.1 质量的基本定义 205

8.2.2 质量数据输入选项 205

8.2.3 耦合的质量矩阵项 206

8.2.4 移动坐标系的质量效应 207

8.3 阻尼效应建模 209

8.3.1 粘性阻尼 210

8.3.2 结构阻尼 210

8.3.3 模态阻尼 211

8.3.4 非线性阻尼 213

8.4 附加点和传递函数 213

8.4.1 EPOINT集 214

8.4.2 模态变换 214

8.4.3 直接矩阵输入 215

8.4.4 传递函数 215

8.4.5 Pickups和变换器 216

8.4.6 高阶传递函数 216

8.4.7 实例 217

8.5 非线性载荷函数 220

8.5.1 标准瞬态求解理论 221

8.5.2 非线性弹簧实例 221

8.5.3 依赖于速度的非线性力 222

8.5.4 非线性瞬态求解的顺序 223

8.5.5 采用NOLIN1输入时的建议 223

8.5.6 应用实例——旋转结构的耦合 224

8.6 动力分析模型调试 226

8.6.1 建模要点 226

8.6.2 测试动力模型 227

8.7 MSC Nastran大模型高性能计算 241

8.7.1 常用计算参数设置 242

8.7.2 自动部件模态综合法 242

8.7.3 分布式内存并行计算设置 243

第9章 非线性正则模态 244

9.1 带微分刚度的正则模态 244

9.2 有预载荷结构的正则模态示例 245

9.2.1 使用SOL 106计算 245

9.2.2 使用SOL 103计算 251

第10章 动力优化设计 256

10.1 基本知识 256

10.1.1 优化设计的概念 256

10.1.2 优化设计的作用 256

10.1.3 MSC Nastran中“优化设计”的基本特性 256

10.1.4 MSC Nastran结构优化的优势 256

10.1.5 MSC Nastran支持的优化功能 256

10.1.6 MSC Nastran支持的优化类型 257

10.1.7 基本优化问题的描述 257

10.1.8 MSC Nastran中设计优化的输入控制段 257

10.1.9 优化问题中常用的模型数据段输入卡 258

10.2 实例 258

10.2.1 使用自然模态分析的优化设计 258

10.2.2 使用频率响应的优化实例 267

10.2.3 基于结构平均柔度和一阶频率的拓扑优化 271

第11章 试验—分析的相关性 275

11.1 试验—分析相关性的介绍 275

11.2 完整的试验—分析过程 275

11.2.1 试验前的规划 275

11.2.2 试验后的评估 276

11.3 模型的改进 281

11.3.1 强制的人为干预法 281

11.3.2 灵敏度矩阵法 281

11.3.3 设计优化法 282

11.3.4 应用举例 282

第12章 动力学设计分析方法 285

12.1 概述 285

12.2 理论背景 285

12.3 DDAM分析 287

12.3.1 分析流程概述 287

12.3.2 使用MSC Patran前处理器进行DDAM分析 287

12.3.3 应用实例 289

第13章 噪声分析 294

13.1 MSC Nastran噪声分析的理论背景 294

13.2 使用MSC Nastran进行噪声分析 294

13.2.1 噪声学基础介绍 294

13.2.2 MSC Nastran流固耦合分析 295

13.2.3 MSC Nastran外噪声分析 297

13.3 应用实例 298

13.3.1 MSC Nastran内噪声分析案例 298

13.3.2 MSC Nastran外噪声分析案例 318

第14章 高级非线性分析SOL400 354

14.1 概述 354

14.2 非线性理论 354

14.2.1 非线性分析 354

14.2.2 非线性方程组的迭代方法 355

14.2.3 非线性瞬态响应分析的时间积分方法 360

14.3 非线性瞬态响应分析的控制卡片 362

14.4 瞬态动力响应分析实例 364

第15章 显式非线性分析SOL 700 374

15.1 概述 374

15.2 显式积分求解算法的原理 375

15.3 侵彻分析实例 375

15.4 碰撞分析实例 391

15.5 金属射流分析实例 401

15.6 容器中的爆炸分析实例 448