PATRAN 2010 与NASTRAN 2010 有限元分析从入门到精通PDF电子书下载

第1章 概述 1

1.1 MSC公司及其产品介绍 1

1.2 Patran介绍 2

1.2.1图形用户界面 2

1.2.2 CAD几何模型的直接访问 3

1.2.3几何造型功能 4

1.2.4分析集成 4

1.2.5有限元建模 5

1.2.6结果交互式可视化后处理 6

1.2.7高级用户化工具 6

1.3 Nastran软件功能介绍 7

1.3.1静力分析 7

1.3.2屈曲分析 7

1.3.3动力学分析 7

1.3.4热分析 8

1.3.5空气动力弹性及颤振分析 8

1.3.6流固耦合分析 9

1.3.7多级超单元分析 9

1.3.8高级对称分析 10

1.3.9设计灵敏度及优化分析 10

1.3.10转子动力学特性分析 11

1.3.11概率有限元分析 11

1.3.12与ADAMS进行刚/柔性多体动力学分析 12

1.3.13 Nastran的并行求解方法 12

1.3.14多种求解方法 12

1.3.15用户化开发工具DAMP语言 12

第2章 Patran建模和Nastran分析过程 13

2.1有限元分析简介 13

2.2 Patran建模和Nastran分析流程 14

2.2.1 Patran 2010的用户界面介绍 14

2.2.2 Patran建模和Nastran分析的一般流程 19

2.2.3 Patran和Nastran的主要相关文件 20

2.2.4单位制介绍 21

2.3实例入门——支撑结构受力变形分析 22

2.3.1前处理 22

2.3.2提交分析 25

2.3.3后处理 26

第3章 创建几何模型 28

3.1直接创建几何模型 28

3.1.1创建点 28

3.1.2创建曲线 33

3.1.3创建曲面 42

3.1.4创建三维实体 49

3.1.5创建坐标系 52

3.1.6创建平面 54

3.1.7创建矢量 56

3.2转化创建几何模型 56

3.3 Patran的输入输出接口 60

3.3.1 Patran输入接口 60

3.3.2 Patran输出接口 62

3.4编辑几何模型 63

3.4.1编辑点 63

3.4.2编辑曲线 64

3.4.3编辑曲面 65

3.4.4编辑实体 69

3.5其他几何操作 70

3.5.1删除功能 71

3.5.2信息显示 71

3.5.3检查几何模型 71

3.5.4关联 72

3.5.5反关联 72

3.5.6重新标号 72

3.6应用实例 72

3.6.1圆顶凸台建模实例 73

3.6.2叉架建模实例 75

3.7托架线性静力分析全程实例——建模 82

3.7.1创建数据库模型 83

3.7.2创建二维平面图 83

3.7.3创建三维实体 85

3.7.4创建切割实体模型 86

3.7.5创建底部圆孔 87

3.7.6打印痕 88

第4章 划分有限元网格 90

4.1单元库简介 90

4.2直接创建有限元网格（Create） 92

4.2.1网格生成器的分类 92

4.2.2几何协调性和有限元协调性 94

4.2.3自动生成网格（mesh） 94

4.2.4手动生成网格 94

4.2.5创建多点约束（MPC） 95

4.3转化创建有限元网格 95

4.3.1移动、旋转和镜像创建节点/单元 96

4.3.2拉伸、滑动创建单元 97

4.4修改有限元网格模型 97

4.4.1修改网格（mesh） 97

4.4.2修改单元 98

4.4.3修改梁/杆、三角形、四边形、四面体单元 99

4.4.4修改节点 99

4.4.5修改网格种子 100

4.5检查有限元网格 100

4.5.1有限元网格检查（Verify） 100

4.5.2检查三角形单元的质量 101

4.5.3检查四边形单元的质量 101

4.5.4检查四面体单元的质量 102

4.5.5检查五面体单元的质量 102

4.5.6检查六面体单元的质量 102

4.5.7检查节点 103

4.5.8检查中间节点 103

4.5.9检查超级单元 103

4.6基于有限元网格模型的其他操作 103

4.6.1重新标号 103

4.6.2联结（Associate） 104

4.6.3解除联结（Disassociate） 104

4.6.4优化（Optimize） 104

4.6.5显示信息 105

4.6.6删除有限元元素（Delete） 105

4.7创建有限元网格实例 105

4.7.1卷簧网格划分实例 105

4.7.2支架网格划分实例 108

4.7.3连杆网格划分实例 110

4.8托架线性静力分析全程实例——网格划分 112

第5章 材料属性 113

5.1概述 113

5.2创建材料模型 115

5.2.1材料模型的分类 115

5.2.2创建材料模型的方法 117

5.3显示材料模型 117

5.4工程实例 118

5.4.1各向同性材料模型实例 118

5.4.2九层复合材料模型实例 119

5.4.3温度相关材料模型实例 121

5.5托架线性静力分析全程实例——定义材料本构关系 122

第6章 单元属性 123

6.1概述 123

6.2创建单元属性 124

6.2.1 0D单元属性 124

6.2.2 1 D单元属性 125

6.2.3 2D单元属性 130

6.2.4 3D单元属性 132

6.3梁的显示 133

6.4显示检查单元属性 134

6.5托架线性静力分析全程实例——定义单元属性 134

第7章 工况及边界条件 136

7.1概述 136

7.2载荷/边界条件的创建、显示、修改、删除 137

7.2.1创建载荷/边界条件的步骤 139

7.2.2显示、检查边界条件 140

7.2.3修改、删除边界条件 140

7.3应用实例 140

7.3.1创建平板位移边界条件实例 141

7.3.2创建径向载荷实例 142

7.3.3施加变化的载荷实例 143

7.4托架线性静力分析全程实例——定义边界条件 144

7.4.1定义位移边界条件 144

7.4.2定义载荷边界条件 145

第8章 分析控制 147

8.1概述 147

8.2设定分析环境并提交计算 148

8.2.1转换参数设置 148

8.2.2分析类型的设置 149

8.2.3 Subcases的定义 150

8.2.4 Subcase Select 151

8.3读取分析结果 151

8.3.1读取分析结果 151

8.3.2将计算结果与Patran相关联 152

8.4优化分析 152

8.4.1问题描述 153

8.4.2创建设计变量 153

8.4.3创建目标函数 154

8.4.4创建约束条件 154

8.4.5分析设置 155

8.4.6分析求解 156

8.5托架线性静力分析全程实例——提交分析作业 156

第9章 结果后处理 157

9.1概述 157

9.2后处理的一般步骤 158

9.3分析结果快速显示 158

9.4显示变形图 161

9.5显示云图 162

9.6图形符号显示 163

9.7创建X-Y坐标曲线 163

9.8生成报告 165

9.9其他操作 167

9.10托架线性静力分析全程实例——结果后处理 168

第10章Patran和Nastran基本使用实例 171

10.1活塞受压分析实例 171

10.1.1问题描述 171

10.1.2创建数据库模型并导入模型 171

10.1.3网格划分 173

10.1.4定义材料本构关系 174

10.1.5定义单元属性 174

10.1.6定义位移边界条件 176

10.1.7定义压力载荷边界条件 177

10.1.8提交分析作业 177

10.1.9查看结果 178

10.2组和列表定义实例 180

10.2.1创建数据库模型 180

10.2.2创建几何模型 181

10.2.3网格划分 182

10.2.4定义材料本构关系 184

10.2.5定义表 185

10.2.6定义单元属性 186

10.2.7定义温度边界条件 187

10.2.8定义厚度场集合 188

10.2.9定义温度场集合 190

10.2.10定义组 190

10.3基于二维壳单元的梁分析实例 191

10.3.1创建数据库模型 192

10.3.2创建几何模型 192

10.3.3网格划分 193

10.3.4定义载荷 194

10.3.5定义位移边界条件 195

10.3.6定义材料本构关系 196

10.3.7定义单元属性 196

10.3.8提交分析作业 197

10.3.9查看结果 198

10.4基于一维梁单元的梁分析实例 199

10.4.1创建数据库模型 200

10.4.2创建网格模型 200

10.4.3定义位移边界条件 201

10.4.4定义载荷边界条件 202

10.4.5定义材料 203

10.4.6定义单元属性 204

10.4.7提交分析作业 206

10.4.8查看结果 206

第11章 静力学分析 209

11.1弹性力学的基本方程和变分原理 209

11.1.1弹性力学基本方程的矩阵形式 209

11.1.2弹性力学基本方程的张量形式 212

11.2平板受力分析 213

11.2.1创建一个数据文件 213

11.2.2创建几何模型 213

11.2.3划分有限元网格 214

11.2.4设置边界条件及施加载荷 214

11.2.5定义材料属性 215

11.2.6定义单元属性 216

11.2.7进行分析 216

11.2.8查看分析结果 217

11.3铰接析架的受力分析 217

11.3.1创建一个数据文件 218

11.3.2划分有限元网格 218

11.3.3设置边界条件及施加载荷 220

11.3.4定义材料属性 223

11.3.5定义单元属性 224

11.3.6分析模型 224

11.3.7查看分析结果 225

11.4厚壁圆筒静力分析 225

11.4.1建立一个数据文件 226

11.4.2创建厚壁圆筒的一个纵截面 226

11.4.3旋转截面生成三维实体 226

11.4.4删除临时创建的截面 227

11.4.5划分网格 227

11.4.6定义材料属性 228

11.4.7定义单元属性 228

11.4.8施加边界条件，对各截面的法向位移进行约束 229

11.4.9施加压强 230

11.4.10分析模型 231

11.4.11查看分析结果 231

11.5箱体的静力分析实例 231

11.5.1创建数据库模型 232

11.5.2创建新组 232

11.5.3抽取中面 232

11.5.4几何清理 232

11.5.5删除多余的面 234

11.5.6自由网格划分 234

11.5.7定义载荷边界条件 235

11.5.8定义位移边界条件 236

11.5.9定义材料本构关系 238

11.5.10定义单元属性 238

11.5.11提交分析作业 239

11.5.12结果后处理 239

11.6面与加强筋模型 241

11.6.1创建数据库模型 241

11.6.2创建几何模型 241

11.6.3网格划分 245

11.6.4定义载荷边界条件 247

11.6.5定义位移边界条件 249

11.6.6定义材料本构关系 250

11.6.7定义单元属性 251

11.6.8提交分析作业 254

11.6.9结果后处理 254

11.7装配体网格划分和模型分析 256

11.7.1创建数据库模型 256

11.7.2创建几何模型 256

11.7.3自由网格划分 258

11.7.4定义位移边界条件 260

11.7.5定义载荷边界条件 262

11.7.6定义材料本构关系 262

11.7.7定义单元属性 263

11.7.8提交分析作业 264

11.7.9结果后处理 264

11.8手柄静力分析实例 264

11.8.1创建数据库模型 265

11.8.2创建新组 265

11.8.3创建新几何实体 266

11.8.4分割几何实体 266

11.8.5创建新几何实体 270

11.8.6创建局部坐标系与网格划分 272

11.8.7定义压力边界条件 274

11.8.8定义位移边界条件 275

11.8.9定义材料本构关系 276

11.8.10定义单元属性 277

11.8.11提交分析作业 277

11.8.12结果后处理 278

12章 屈曲分析 281

12.1屈曲分析的步骤 281

12.2薄壁圆筒屈曲分析 281

12.2.1创建一个数据文件 282

12.2.2创建几何模型 282

12.2.3划分有限元网格 282

12.2.4设置边界条件及载荷 283

12.2.5定义材料属性 283

12.2.6定义单元属性 284

12.2.7进行分析 284

12.2.8查看分析结果 284

12.3板屈曲分析实例 286

12.3.1创建数据库模型 287

12.3.2创建几何与网格模型 287

12.3.3定义材料本构关系 288

12.3.4定义单元属性 288

12.3.5定义位移边界条件 289

12.3.6定义载荷边界条件 290

12.3.7提交分析作业 291

12.3.8结果后处理 292

第13章 模态分析 294

13.1模态分析及其步骤 294

13.2翼板的模态分析 294

13.2.1建立模型的文件名 295

13.2.2建立模型 295

13.2.3划分有限元网格 295

13.2.4设置边界条件 296

13.2.5定义材料属性 296

13.2.6定义单元属性 296

13.2.7进行分析 296

13.2.8查看分析结果 297

13.3有预应力竖板的模态分析 297

13.3.1创建一个数据文件 298

13.3.2创建几何模型 298

13.3.3划分有限元网格 299

13.3.4设置边界条件及载荷 299

13.3.5定义材料属性 301

13.3.6定义单元属性 301

13.3.7进行分析 302

13.3.8查看分析结果 303

13.4塔模态分析实例 304

13.4.1创建数据库模型 304

13.4.2分析求解设置 305

13.4.3结果后处理 306

13.5柔性地基的塔模态分析实例 308

13.5.1创建数据库模型 308

13.5.2建立柔性地基 308

13.5.3定义单元属性 310

13.5.4分析求解设置 310

13.5.5结果后处理 312

13.6含预应力的平板模态分析 313

13.6.1创建数据库模型 313

13.6.2创建几何与网格模型 314

13.6.3边界条件定义 314

13.6.4定义材料本构关系 317

13.6.5定义单元属性 317

13.6.6分析求解设置 318

13.6.7结果后处理 320

第14章 瞬态响应分析 322

14.1瞬态响应分析及其步骤 322

14.2车灯瞬态响应分析 322

14.2.1新建一个数据文件 322

14.2.2读入数据文件 323

14.2.3定义工况 324

14.2.4创建载荷场 324

14.2.5设置边界条件和施加载荷 325

14.2.6定义材料属性 326

14.2.7分析求解 326

14.2.8结果后处理 328

14.3汽车车身的瞬态响应分析 328

14.3.1创建数据库模型 329

14.3.2创建瞬态分析表 329

14.3.3创建动态工况 330

14.3.4边界条件定义 331

14.3.5分析求解设置 333

14.3.6结果后处理 336

第15章 频率响应分析 339

15.1频率响应分析及其步骤 339

15.2悬臂梁频率响应分析 339

15.2.1创建一个数据文件 340

15.2.2创建几何模型 340

15.2.3划分有限元网格 341

15.2.4创建工况 341

15.2.5定义场 341

15.2.6设置边界条件及载荷 341

15.2.7定义材料属性 342

15.2.8进行分析 342

15.2.9查看分析结果 344

15.2.10使用模态分析法求解 344

15.3汽车车身的频率响应分析 345

15.3.1创建数据库模型 346

15.3.2建立MPC单元 346

15.3.3建立动态工况 348

15.3.4建立频响表 348

15.3.5定义载荷边界条件 349

15.3.6分析求解设置 349

15.3.7结果后处理 352

第16章随机响应分析 355

16.1随机响应分析及其步骤 355

16.2平板随机响应分析 356

16.2.1创建一个数据文件 356

16.2.2导入数据模型 356

16.2.3创建有限元模型 356

16.2.4设置随频率变化的单位载荷 358

16.2.5创建载荷工况 358

16.2.6定义材料属性 358

16.2.7定义单元属性 359

16.2.8创建载荷及修改边界条件 359

16.2.9进行分析 361

16.2.10随机响应分析 363

16.2.11创建节点的PSD响应的XY曲线图 364

16.3卫星的随机振动分析 366

16.3.1创建数据库模型 367

16.3.2创建频响分析表 367

16.3.3创建动态工况 368

16.3.4定义强迫加速度 368

16.3.5设置频响分析 370

16.3.6定义随机响应表 373

16.3.7随机响应分析 373

第17章 非线性分析 377

17.1非线性分析概述 377

17.2弹塑性分析实例 378

17.2.1创建一个数据文件 378

17.2.2创建几何模型 378

17.2.3划分有限元网格 380

17.2.4设置边界条件及施加载荷 380

17.2.5定义材料属性 382

17.2.6定义单元属性 383

17.2.7进行分析 383

17.2.8查看分析结果 383

17.3圆管变形分析 384

17.3.1创建一个数据文件 385

17.3.2创建几何模型 385

17.3.3创建pipe的有限元模型 386

17.3.4定义材料属性 388

17.3.5定义单元属性 389

17.3.6设置边界条件及施加载荷 389

17.3.7进行分析 390

17.3.8查看分析结果 392

17.4金属样件拉伸的材料非线性实例 393

17.4.1创建数据库模型 393

17.4.2创建几何与网格模型 393

17.4.3定义材料本构关系 394

17.4.4定义单元属性 396

17.4.5定义位移边界条件 398

17.4.6提交分析作业 399

17.4.7结果后处理 400

17.5橡胶压缩实例 402

17.5.1创建橡胶密封圈模型 402

17.5.2定义材料本构关系 405

17.5.3定义单元属性 406

17.5.4定义位移边界条件 406

17.5.5定义接触体 407

17.5.6设置分析参数并提交分析 409

17.5.7结果后处理 410

17.6三维接触分析 412

17.6.1创建数据库模型 412

17.6.2创建几何与网格模型 413

17.6.3定义材料本构关系 414

17.6.4定义单元属性 415

17.6.5定义位移边界条件 416

17.6.6定义接触体 417

17.6.7定义载荷工况 419

17.6.8设置分析参数并提交分析 419

17.6.9.结果后处理 422

第18章 结构拓扑优化 423

18.1拓扑优化概述 423

18.2 MBB梁拓扑优化实例 425

18.2.1创建分析模型 425

18.2.2创建拓扑优化模型 425

18.2.3拓扑优化的后处理 428

18.3含制造约束的短悬臂梁拓扑优化实例 430

18.3.1创建分析模型 430

18.3.2创建拓扑优化模型 431

18.3.3拓扑优化的后处理 432

18.3.4定义拉伸方向的制造约束 432

18.3.5定义平面对称的制造约束 434

18.4连杆的拓扑优化实例 434

18.4.1创建分析模型 435

18.4.2创建拓扑优化模型 435

第19章 热传导分析 438

19.1热分析基础 438

19.1.1热分析简介 438

19.1.2热分析的类型 439

19.2空间热辐射分析实例 439

19.2.1创建一个数据文件 440

19.2.2创建几何模型 440

19.2.3划分有限元网格 441

19.2.4设置边界条件及施加载荷 441

19.2.5定义材料属性 443

19.2.6进行分析 443

19.2.7查看分析结果 443

19.3自由对流热分析实例 445

19.3.1创建一个数据文件 445

19.3.2创建几何模型 445

19.3.3划分有限元网格 446

19.3.4定义材料属性 447

19.3.5创建边界条件及载荷 448

19.3.6进行热分析 448

19.3.7查看分析结果 448

19.4双金属片热应力分析实例 449

19.4.1创建一个数据文件 449

19.4.2创建几何模型 450

19.4.3划分有限元网格 451

19.4.4定义热材料属性 451

19.4.5定义温度边界条件 452

19.4.6进行热分析 453

19.4.7查看分析结果 453

19.4.8定义空间场 453

19.4.9更改分析类型 454

19.4.10定义结构分析的材料属性 454

19.4.11定义结构分析的单元属性 455

19.4.12创建结构分析工况 455

19.4.13设置结构分析边界条件及载荷 455

19.4.14进行结构分析 455

19.4.15查看分析结果 456

19.5方向热载荷作用下的热应力分析实例 457

19.5.1创建一个数据文件 457

19.5.2创建几何模型 457

19.5.3划分有限元网格 459

19.5.4定义材料属性 459

19.5.5定义单元属性 459

19.5.6创建边界条件及载荷 460

19.5.7进行热分析 461

19.5.8查看分析结果 461

19.5.9创建空间场 462

19.5.10更改分析类型 462

19.5.11定义结构分析的材料属性 462

19.5.12定义结构分析单元属性 463

19.5.13创建结构分析工况 463

19.5.14设置结构分析边界条件及载荷 463

19.5.15进行结构分析 463

19.5.16查看分析结果 464

19.6稳态热传导分析实例 465

19.6.1创建数据库模型 465

19.6.2定义材料表 465

19.6.3定义材料本构关系 466

19.6.4定义单元属性 466

19.6.5建立温度边界条件 468

19.6.6提交分析作业 470

19.6.7查看结果 470

19.7瞬态热传导分析实例 471

19.7.1创建数据库模型 472

19.7.2创建几何模型 472

19.7.3网格划分 472

19.7.4定义材料本构关系 474

19.7.5定义单元属性 474

19.7.6创建瞬态分析表 475

19.7.7创建瞬态工况 476

19.7.8建立温度边界条件 477

19.7.9提交分析作业 479

19.7.10查看结果 480

参考文献 482