MSC.Nastran有限元动力分析与优化设计实用教程PDF电子书下载

目 录 1

第1章程序概况 1

1.1 关于MSC.Software公司 1

1.2 关于MSC.Software公司的产品 2

1.3 关于MSC.Patran 4

1.4 关于MSC.Nastran 7

1.4.1 MSC.Nastran的开发历史 7

1.4.2 MSC.Nastran的特点 8

1.4.3 MSC.Nastran的分析功能 8

1.4.4用户化开发工具DMAP语言 14

1.4.5对用户平台的支持 15

1.5 关于MSC.Nastran的输入文件 15

1.6 关于MSC.Nastran的输出文件 17

第2章 动力分析的基础 18

2.1 运动方程 18

2.1.1概述 18

2.1.2几个基本概念 18

2.1.3运动方程 19

2.1.4运动方程的求解 20

2.2动力分析类型 24

2.3 动力分析过程 25

2.4质量输入 26

2.4.1 概述 26

2.4.2集中质量和耦合质量 27

2.4.3定义质量阵的单位 30

2.4.4 MSC.Nastran质量输入 30

2.4.5 MSC.Patran软件作为MSC.Nastran前处理时的质量输入界面 31

2.5阻尼输入 33

2.5.1 概述 33

2.5.2粘性和结构阻尼 33

2.5.3 阻尼的影响 34

2.5.4 MSC.Nastran阻尼输入 35

2.5.5 MSC.Patran软件作为MSC.Nastran前处理时的阻尼输入界面 35

2.6动力分析中的单位 37

第3章实特征值分析 39

3.1实特征值分析概述 39

3.1.1相关术语 39

3.1.2计算主模态的理由 39

3.1.3实特征值分析 40

3.2特征值计算方法 42

3.3计算方法的比较 44

3.4实特征值分析的求解控制及流程 45

3.4.1实特征值分析中Nastran输入卡片的介绍 45

3.4.2用MSC.Patran作Nastran前后处理软件进行实特征值分析的一般过程 49

3.5实特征值分析例子 49

3.5.1例题介绍 49

3.5.2用Patran作为前后处理软件时的实特征值分析 50

3.5.3此例的Nastran输入文件 55

第4章频率响应分析 57

4.1频率响应分析概述 57

4.2直接频率响应分析 58

4.2.1运动方程的求解 58

4.2.2直接频率响应分析中的阻尼 58

4.3.1运动方程的求解 59

4.3模态频率响应分析 59

4.3.2模态频率响应中的阻尼 60

4.3.3模态频率响应分析中的模态截断 62

4.3.4模态频率响应中动力数据的计算 62

4.4模态法与直接法比较 62

4.5频率相关载荷的定义 63

4.6解对应的载荷频率 71

4.6.1定义解的载荷频率 71

4.6.2频率响应方面的考虑 73

4.7频率响应分析的求解控制及流程 74

4.7.1 频率响应分析中Nastran输入卡片的介绍 74

4.7.2用MSC.Patran作Nastran前后处理软件进行频率响应分析的一般流程 76

4.8频率响应分析例子 76

4.8.2直接法频率响应分析 77

4.8.1 例题介绍 77

4.8.3直接法频率响应分析中Nastran输入文件说明 81

4.8.4模态法频率响应分析 82

4.8.5模态法频率响应分析中Nastran输入文件说明 86

第5章瞬态响应分析 88

5.1 瞬态响应分析概述 88

5.2直接瞬态响应分析 88

5.2.1 运动方程的求解 88

5.2.2直接瞬态分析中的阻尼 89

5.2.3直接瞬态分析中的初始条件 90

5.3模态瞬态响应分析 91

5.3.1 运动方程的求解 91

5.3.2模态瞬态响应中的阻尼 92

5.3.4模态瞬态响应中动力数据的计算 93

5.3.3模态瞬态响应分析中的模态截断 93

5.4模态法与直接法比较 94

5.5瞬态载荷的定义 94

5.5.1概述 94

5.5.2瞬态载荷的卡片介绍 95

5.6求解使用的积分时间步 96

5.6.1指定求解使用的积分时间步 96

5.6.2时间积分方面的考虑 97

5.7瞬态响应分析的求解控制及流程 97

5.7.1瞬态响应分析中Nastran输入卡片的介绍 97

5.7.2用MSC.Patran作Nastran前后处理软件进行瞬态响应分析的一般过程 99

5.8瞬态响应分析例子 100

5.8.1例题介绍 100

5.8.2直接法瞬态响应分析 100

5.8.3 直接法瞬态响应分析中Nastran输入文件说明 104

5.8.4模态法瞬态响应分析 107

5.8.5模态法瞬态响应分析中Nastran输入文件说明 111

第6章强迫运动分析 115

6.1 概述 115

6.2瞬态与频率响应中的大质量法 115

6.3 大质量法的用户接口 116

6.3.1 频率响应 117

6.3.2瞬态响应 118

6.4有强迫加速度的瞬态响应分析例子 119

6.4.1 例题介绍 119

6.4.2用MSC.Patran作为前后处理软件时的操作过程 119

6.4.3 此例的Nastran输入文件 125

6.5.2用MSC.Patran作为前后处理软件时的操作过程 127

6.5有强迫位移的直接频率响应例子 127

6.5.1例题介绍 127

6.5.3此例的Nastran输入文件 131

第7章高级动力分析 134

7.1 概述 134

7.2动力缩减 134

7.2.1静态凝聚方法及相应数据卡片 135

7.2.2静态凝聚方法计算特征值的例子 136

7.2.3此例的Nastran输入文件 138

7.3 复特征值分析 140

7.3.1复特征值分析方法概述 140

7.3.2复特征值分析例子 141

7.3.3此例的Nastran输入文件 146

7.4.1响应谱分析概述 147

7.4响应谱分析 147

7.4.2产生振动频谱输入的例子 148

7.4.3振动频谱应用的例子 151

7.5随机振动分析 153

7.5.1随机振动分析概述 153

7.5.2单输入随机振动响应分析例子 153

7.6动力优化设计 157

7.6.1 MSC.Nastran软件的动力优化设计功能 157

7.6.2频率约束重量最小的桁架结构动力优化例题 157

7.6.3 用MSC.Patran作为前后处理软件时的操作过程 158

7.6.4此例的Nastran输入文件 164

8.2.1优化设计的三要素 166

8.2结构优化概述 166

第8章 结构优化的一般概念 166

8.1 从结构分析到结构优化 166

8.2.2结构优化的分类和层次 168

8.2.3结构优化模型的建立 168

8.3优化设计的相关基础 169

8.3.1方向导数、梯度 169

8.3.2寻优策略 170

8.3.3 MSC结构优化软件中的寻优方法 170

8.3.4 Kuhn-Tucker条件 171

8.3.5一个简单的优化实例 172

第9章结构优化一般过程 175

9.1 优化参数的定义 175

9.2选择分析类型 176

9.3.1设计变量的概念 177

9.3 定义设计变量 177

9.3.2定义设计变量的卡片 178

9.3.3设计变量和基本优化问题关系的描述 179

9.3.4设计变量连接 179

9.4定义设计响应 186

9.4.1设计响应的概念 186

9.4.2定义设计响应的卡片 187

9.4.3定义设计响应的例子 195

9.4.4设计响应跟工况控制段的输出需求的关系 197

9.4.5定义动力响应 198

9.5定义目标函数 199

9.5.1 目标函数的概念及应该注意的两个问题 199

9.6.1 约束函数的概念及分类 200

9.6定义约束 200

9.5.2定义目标函数的命令 200

9.6.2约束的标准化 201

9.6.3 MSC.Nastran中的等式约束 203

9.6.4定义约束函数的卡片 204

9.6.5定义约束函数的命令 205

9.7定义输出 205

9.7.1优化结果输出的类型 205

9.7.2输出控制参数 205

第10章截面优化 207

10.1 结构截面优化过程 207

10.1.1有限元分析参数的定义 207

10.1.2优化参数的定义 207

10.1.3提交计算 211

10.2桁架结构截面优化例子 215

10.2.1分析参数描述 215

10.2.2优化参数描述 215

10.2.3用MSC.Patran定义分析参数和优化参数并提交计算 215

10.3框架结构截面优化例子 227

10.3.1分析参数描述 227

10.3.2优化参数描述 228

10.3.3 用MSC.Patran创建一个初始的输入文件 229

10.3.4用式（10-1）为目标函数定义优化参数 231

10.3.5用式（10-2）为目标函数定义优化参数 235

10.3.6用式（10-3）为目标函数定义优化参数 239

10.4盒子优化的例子 242

10.4.1优化模型描述 242

10.4.2用解析法求解 243

10.4.3用MSC.Patran创建一个初始的输入文件 244

10.4.4定义盒子的优化参数 246

第1 1章结构优化软件的二次开发 249

11.1 基于MSC.Patrar/Nastran的二次开发 249

11.2 PCL语言和DMAP语言的功能与特点 249

11.3二次开发的原理 251

11.3.1局部性约束的处理 251

11.3.2全局性约束的处理 252

11.3.3基于ICM方法的拓扑优化 254

11.4二次开发的程序实现 255

1 1.4.1用户程序的编译与连接 255

11.4.2用户界面（窗口、菜单等）的形成 257

11.4.3数据交换 263

11.4.4子函数和子程序的编写 264

11.5有关版本的开发 266

附录 267

附录1 ex10-1.f06文件中目标函数的变化过程 267

附录2 ex10-1.f06文件中设计变量的变化过程 268

附录3 ex10-2a.f06文件中目标函数的变化过程 269

附录4 ex10-2a.f06文件中设计变量的变化过程 270

附录5 ex10-2b.f06文件中目标函数的变化过程 271

附录6 ex10-2b.f06文件中设计变量的变化过程 272

附录7 ex10-2c.f06文件中目标函数的变化过程 273

附录8 ex10-2c.f06文件中设计变量的变化过程 274

附录9 ex10-3a.f06文件中目标函数的变化过程 275

附录10 ex10-3a.f06文件中设计变量的变化过程 276

参考文献 277