Patran2014与Nastran2014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 3

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 7

1.3 Nastran软件功能介绍 7

1.3.1 静力分析 8

1.3.2 屈曲分析 8

1.3.3 动力学分析 8

1.3.4 热分析 8

1.3.5 空气动力弹性及颤振分析 9

1.3.6 流固耦合分析 10

1.3.7 多级超单元分析 10

1.3.8 高级对称分析 11

1.3.9 设计灵敏度及优化分析 11

1.3.10 转子动力学特性分析 12

1.3.11 概率有限元分析 12

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 13

1.3.14 多种求解方法 13

1.3.15 用户化开发工具DAMP语言 13

第2章 Patran建模和Nastran分析过程 14

2.1 有限元分析简介 14

2.2 Patran建模和Nastran分析流程 15

2.2.1 Patran 2014的用户界面介绍 15

2.2.2 Patran建模和Nastran分析的一般流程 20

2.2.3 Patran和Nastran的主要相关文件 21

2.2.4 单位制介绍 22

2.3 实例入门——支撑结构受力变形分析 23

2.3.1 前处理 24

2.3.2 提交分析 27

2.3.3 后处理 28

第3章 创建几何模型 30

3.1 直接创建几何模型 30

3.1.1 创建点 30

3.1.2 创建曲线 35

3.1.3 创建曲面 43

3.1.4 创建三维实体 51

3.1.5 创建坐标系 54

3.1.6 创建平面 56

3.1.7 创建矢量 58

3.2 转化创建几何模型 58

3.3 Patran的输入输出接口 63

3.3.1 Patran输入接口 63

3.3.2 Patran输出接口 64

3.4 编辑几何模型 65

3.4.1 编辑点 65

3.4.2 编辑曲线 66

3.4.3 编辑曲面 68

3.4.4 编辑实体 72

3.5 其他几何操作 73

3.5.1 删除功能 73

3.5.2 信息显示 73

3.5.3 检查几何模型 74

3.5.4 关联 75

3.5.5 反关联 75

3.5.6 重新标号 75

3.6 应用实例 75

3.6.1 圆顶凸台建模实例 75

3.6.2 叉架建模实例 78

3.7 托架线性静力分析全程实例——建模 85

3.7.1 创建数据库模型 85

3.7.2 创建二维平面图 85

3.7.3 创建三维实体 87

3.7.4 创建切割实体模型 88

3.7.5 创建底部圆孔 90

3.7.6 打印痕 91

第4章 划分有限元网格 93

4.1 单元库简介 93

4.2 直接创建有限元网格（Create） 95

4.2.1 网格生成器的分类 95

4.2.2 几何协调性和有限元协调性 97

4.2.3 自动生成网格（mesh） 97

4.2.4 手动生成网格 98

4.2.5 创建多点约束（MPC） 98

4.3 转化创建有限元网格 99

4.3.1 移动、旋转和镜像创建节点/单元 99

4.3.2 拉伸、滑动创建单元 100

4.4 修改有限元网格模型 101

4.4.1 修改网格（mesh） 101

4.4.2 修改单元 102

4.4.3 修改梁/杆、三角形、四边形、四面体单元 102

4.4.4 修改节点 103

4.4.5 修改网格种子 104

4.5 检查有限元网格 104

4.5.1 有限元网格检查（Verify） 104

4.5.2 检查三角形单元的质量 105

4.5.3 检查四边形单元的质量 105

4.5.4 检查四面体单元的质量 105

4.5.5 检查五面体单元的质量 106

4.5.6 检查六面体单元的质量 106

4.5.7 检查节点 106

4.5.8 检查中间节点 106

4.5.9 检查超级单元 107

4.6 基于有限元网格模型的其他操作 107

4.6.1 重新标号 107

4.6.2 联结（Associate） 108

4.6.3 解除联结（Disassociate） 108

4.6.4 优化（Optimize） 108

4.6.5 显示信息 109

4.6.6 删除有限元元素（Delete） 109

4.7 创建有限元网格实例 109

4.7.1 卷簧网格划分实例 109

4.7.2 支架网格划分实例 112

4.7.3 连杆网格划分实例 114

4.8 托架线性静力分析全程实例——网格划分 117

第5章 材料属性 118

5.1 概述 118

5.2 创建材料模型 120

5.2.1 材料模型的分类 120

5.2.2 创建材料模型的方法 122

5.3 显示材料模型 123

5.4 工程实例 123

5.4.1 各向同性材料模型实例 123

5.4.2 九层复合材料模型实例 125

5.4.3 温度相关材料模型实例 126

5.5 托架线性静力分析全程实例——定义材料本构关系 127

第6章 单元属性 128

6.1 概述 128

6.2 创建单元属性 129

6.2.1 0D单元属性 129

6.2.2 1D单元属性 130

6.2.3 2D单元属性 135

6.2.4 3D单元属性 137

6.3 梁的显示 139

6.4 显示检查单元属性 139

6.5 托架线性静力分析全程实例——定义单元属性 139

第7章 工况及边界条件 142

7.1 概述 142

7.2 载荷/边界条件的创建、显示、修改、删除 143

7.2.1 创建载荷/边界条件的步骤 145

7.2.2 显示、检查边界条件 145

7.2.3 修改、删除边界条件 146

7.3 应用实例 146

7.3.1 创建平板位移边界条件实例 146

7.3.2 创建径向载荷实例 147

7.3.3 施加变化的载荷实例 148

7.4 托架线性静力分析全程实例——定义边界条件 149

7.4.1 定义位移边界条件 149

7.4.2 定义载荷边界条件 151

第8章 分析控制 153

8.1 概述 153

8.2 设定分析环境并提交计算 154

8.2.1 转换参数设置 154

8.2.2 分析类型的设置 155

8.2.3 Subcases的定义 156

8.2.4 Subcase Select 157

8.3 读取分析结果 157

8.3.1 读取分析结果 157

8.3.2 将计算结果与Patran相关联 158

8.4 优化分析 158

8.4.1 问题描述 159

8.4.2 创建设计变量 159

8.4.3 创建目标函数 161

8.4.4 创建约束条件 161

8.4.5 分析设置 162

8.4.6 分析求解 162

8.5 托架线性静力分析全程实例——提交分析作业 163

第9章 结果后处理 164

9.1 概述 164

9.2 后处理的一般步骤 165

9.3 分析结果快速显示 166

9.4 显示变形图 168

9.5 显示云图 169

9.6 图形符号显示 170

9.7 创建X-Y坐标曲线 170

9.8 生成报告 172

9.9 其他操作 174

9.10 托架线性静力分析全程实例——结果后处理 175

第10章 Patran和Nastran基本使用实例 178

10.1 活塞受压分析实例 178

10.1.1 问题描述 178

10.1.2 创建数据库模型并导入模型 178

10.1.3 网格划分 180

10.1.4 定义材料本构关系 181

10.1.5 定义单元属性 182

10.1.6 定义位移边界条件 183

10.1.7 定义压力载荷边界条件 185

10.1.8 提交分析作业 186

10.1.9 查看结果 187

10.2 组和列表定义实例 189

10.2.1 创建数据库模型 189

10.2.2 创建几何模型 189

10.2.3 网格划分 191

10.2.4 定义材料本构关系 194

10.2.5 定义表 194

10.2.6 定义单元属性 195

10.2.7 定义温度边界条件 197

10.2.8 定义厚度场集合 198

10.2.9 定义温度场集合 200

10.2.10 定义组 201

10.3 基于二维壳单元的梁分析实例 203

10.3.1 创建数据库模型 203

10.3.2 创建几何模型 203

10.3.3 网格划分 203

10.3.4 定义载荷 204

10.3.5 定义位移边界条件 205

10.3.6 定义材料本构关系 206

10.3.7 定义单元属性 207

10.3.8 提交分析作业 208

10.3.9 查看结果 208

10.4 基于一维梁单元的梁分析实例 210

10.4.1 创建数据库模型 210

10.4.2 创建网格模型 211

10.4.3 定义位移边界条件 212

10.4.4 定义载荷边界条件 213

10.4.5 定义材料 215

10.4.6 定义单元属性 215

10.4.7 提交分析作业 218

10.4.8 查看结果 218

第11章 静力学分析 220

11.1 弹性力学的基本方程和变分原理 220

11.1.1 弹性力学基本方程的矩阵形式 220

11.1.2 弹性力学基本方程的张量形式 223

11.2 平板受力分析 224

11.2.1 创建一个数据文件 224

11.2.2 创建几何模型 224

11.2.3 划分有限元网格 225

11.2.4 设置边界条件及施加载荷 225

11.2.5 定义材料属性 227

11.2.6 定义单元属性 227

11.2.7 进行分析 228

11.2.8 查看分析结果 228

11.3 铰接桁架的受力分析 229

11.3.1 创建一个数据文件 229

11.3.2 划分有限元网格 229

11.3.3 设置边界条件及施加载荷 231

11.3.4 定义材料属性 234

11.3.5 定义单元属性 236

11.3.6 分析模型 237

11.3.7 查看分析结果 237

11.4 厚壁圆筒静力分析 238

11.4.1 建立一个数据文件 238

11.4.2 创建厚壁圆筒的一个纵截面 238

11.4.3 旋转截面生成三维实体 239

11.4.4 删除临时创建的截面 240

11.4.5 划分网格 240

11.4.6 定义材料属性 241

11.4.7 定义单元属性 241

11.4.8 施加边界条件，对各截面的法向位移进行约束 242

11.4.9 施加压强 242

11.4.10 分析模型 244

11.4.11 查看分析结果 244

11.5 箱体的静力分析实例 245

11.5.1 创建数据库模型 245

11.5.2 创建新组 245

11.5.3 抽取中面 245

11.5.4 几何清理 246

11.5.5 删除多余的面 248

11.5.6 自由网格划分 248

11.5.7 定义载荷边界条件 249

11.5.8 定义位移边界条件 249

11.5.9 定义材料本构关系 250

11.5.10 定义单元属性 252

11.5.11 提交分析作业 252

11.5.12 结果后处理 253

11.6 面与加强筋模型 254

11.6.1 创建数据库模型 255

11.6.2 创建几何模型 255

11.6.3 网格划分 260

11.6.4 定义载荷边界条件 261

11.6.5 定义位移边界条件 264

11.6.6 定义材料本构关系 265

11.6.7 定义单元属性 266

11.6.8 提交分析作业 269

11.6.9 结果后处理 269

11.7 装配体网格划分和模型分析 271

11.7.1 创建数据库模型 271

11.7.2 创建几何模型 271

11.7.3 自由网格划分 274

11.7.4 定义位移边界条件 276

11.7.5 定义载荷边界条件 278

11.7.6 定义材料本构关系 278

11.7.7 定义单元属性 279

11.7.8 提交分析作业 279

11.7.9 结果后处理 280

11.8 手柄静力分析实例 281

11.8.1 创建数据库模型 282

11.8.2 创建新组 281

11.8.3 创建新几何实体 281

11.8.4 分割几何实体 283

11.8.5 创建新几何实体 287

11.8.6 创建局部坐标系与网格划分 289

11.8.7 定义压力边界条件 291

11.8.8 定义位移边界条件 292

11.8.9 定义材料本构关系 293

11.8.10 定义单元属性 294

11.8.11 提交分析作业 295

11.8.12 结果后处理 295

第12章 屈曲分析 299

12.1 屈曲分析的步骤 299

12.2 薄壁圆筒屈曲分析 299

12.2.1 创建一个数据文件 299

12.2.2 创建几何模型 300

12.2.3 划分有限元网格 300

12.2.4 设置边界条件及载荷 301

12.2.5 定义材料属性 302

12.2.6 定义单元属性 302

12.2.7 进行分析 302

12.2.8 查看分析结果 303

12.3 板屈曲分析实例 305

12.3.1 创建数据库模型 305

12.3.2 创建几何与网格模型 305

12.3.3 定义材料本构关系 305

12.3.4 定义单元属性 307

12.3.5 定义位移边界条件 308

12.3.6 定义载荷边界条件 309

12.3.7 提交分析作业 310

12.3.8 结果后处理 310

第13章 模态分析 313

13.1 模态分析及其步骤 313

13.2 翼板的模态分析 313

13.2.1 建立模型的文件名 314

13.2.2 建立模型 314

13.2.3 划分有限元网格 315

13.2.4 设置边界条件 315

13.2.5 定义材料属性 316

13.2.6 定义单元属性 316

13.2.7 进行分析 316

13.2.8 查看分析结果 316

13.3 有预应力竖板的模态分析 317

13.3.1 创建一个数据文件 317

13.3.2 创建几何模型 318

13.3.3 划分有限元网格 318

13.3.4 设置边界条件及载荷 318

13.3.5 定义材料属性 320

13.3.6 定义单元属性 321

13.3.7 进行分析 321

13.3.8 查看分析结果 323

13.4 塔模态分析实例 323

13.4.1 创建数据库模型 324

13.4.2 分析求解设置 324

13.4.3 结果后处理 326

13.5 柔性地基的塔模态分析实例 328

13.5.1 创建数据库模型 328

13.5.2 建立柔性地基 329

13.5.3 定义单元属性 330

13.5.4 分析求解设置 331

13.5.5 结果后处理 332

13.6 含预应力的平板模态分析 334

13.6.1 创建数据库模型 334

13.6.2 创建几何与网格模型 334

13.6.3 边界条件定义 334

13.6.4 定义材料本构关系 337

13.6.5 定义单元属性 338

13.6.6 分析求解设置 339

13.6.7 结果后处理 341

第14章 瞬态响应分析 343

14.1 瞬态响应分析及其步骤 343

14.2 车灯瞬态响应分析 343

14.2.1 新建一个数据文件 343

14.2.2 读入数据文件 344

14.2.3 定义工况 345

14.2.4 创建载荷场 345

14.2.5 设置边界条件和施加载荷 346

14.2.6 定义材料属性 348

14.2.7 分析求解 348

14.2.8 结果后处理 349

14.3 汽车车身的瞬态响应分析 351

14.3.1 创建数据库模型 351

14.3.2 创建瞬态分析表 352

14.3.3 创建动态工况 354

14.3.4 边界条件定义 355

14.3.5 分析求解设置 357

14.3.6 结果后处理 359

第15章 频率响应分析 363

15.1 频率响应分析及其步骤 363

15.2 悬臂梁频率响应分析 363

15.2.1 创建一个数据文件 364

15.2.2 创建几何模型 364

15.2.3 划分有限元网格 365

15.2.4 创建工况 365

15.2.5 定义场 365

15.2.6 设置边界条件及载荷 366

15.2.7 定义材料属性 366

15.2.8 进行分析 367

15.2.9 查看分析结果 368

15.2.10 使用模态分析法求解 368

15.3 汽车车身的频率响应分析 370

15.3.1 创建数据库模型 371

15.3.2 建立MPC单元 371

15.3.3 建立动态工况 373

15.3.4 建立频响表 373

15.3.5 定义载荷边界条件 374

15.3.6 分析求解设置 374

15.3.7 结果后处理 377

第16章 随机响应分析 380

16.1 随机响应分析及其步骤 380

16.2 平板随机响应分析 380

16.2.1 创建一个数据文件 381

16.2.2 导入数据模型 381

16.2.3 创建有限元模型 381

16.2.4 设置随频率变化的单位载荷 382

16.2.5 创建载荷工况 383

16.2.6 定义材料属性 384

16.2.7 定义单元属性 384

16.2.8 创建载荷及修改边界条件 385

16.2.9 进行分析 386

16.2.10 随机响应分析 389

16.2.11 创建节点的PSD响应的XY曲线图 390

16.3 卫星的随机振动分析 391

16.3.1 创建数据库模型 392

16.3.2 创建频响分析表 392

16.3.3 创建动态工况 393

16.3.4 定义强迫加速度 394

16.3.5 设置频响分析 396

16.3.6 定义随机响应表 399

16.3.7 随机响应分析 399

第17章 非线性分析 403

17.1 非线性分析概述 403

17.2 弹塑性分析实例 404

17.2.1 创建一个数据文件 404

17.2.2 创建几何模型 404

17.2.3 划分有限元网格 406

17.2.4 设置边界条件及施加载荷 407

17.2.5 定义材料属性 408

17.2.6 定义单元属性 409

17.2.7 进行分析 410

17.2.8 查看分析结果 410

17.3 圆管变形分析 410

17.3.1 创建一个数据文件 411

17.3.2 创建几何模型 411

17.3.3 创建pipe的有限元模型 413

17.3.4 定义材料属性 414

17.3.5 定义单元属性 415

17.3.6 设置边界条件及施加载荷 415

17.3.7 进行分析 416

17.3.8 查看分析结果 417

17.4 金属样件拉伸的材料非线性实例 419

17.4.1 创建数据库模型 419

17.4.2 创建几何与网格模型 419

17.4.3 定义材料本构关系 420

17.4.4 定义单元属性 423

17.4.5 定义位移边界条件 423

17.4.6 提交分析作业 425

17.4.7 结果后处理 427

17.5 橡胶压缩实例 427

17.5.1 创建橡胶密封圈模型 428

17.5.2 定义材料本构关系 431

17.5.3 定义单元属性 432

17.5.4 定义位移边界条件 433

17.5.5 定义接触体 434

17.5.6 设置分析参数并提交分析 435

17.5.7 结果后处理 437

17.6 三维接触分析 439

17.6.1 创建数据库模型 439

17.6.2 创建几何与网格模型 439

17.6.3 定义材料本构关系 441

17.6.4 定义单元属性 442

17.6.5 定义位移边界条件 443

17.6.6 定义接触体 444

17.6.7 定义载荷工况 446

17.6.8 设置分析参数并提交分析 446

17.6.9 结果后处理 449

第18章 结构拓扑优化 451

18.1 拓扑优化概述 451

18.2 MBB梁拓扑优化实例 453

18.2.1 创建分析模型 453

18.2.2 创建拓扑优化模型 453

18.2.3 拓扑优化的后处理 456

18.3 含制造约束的短悬臂梁拓扑优化实例 458

18.3.1 创建分析模型 458

18.3.2 创建拓扑优化模型 459

18.3.3 拓扑优化的后处理 460

18.3.4 定义拉伸方向的制造约束 461

18.3.5 定义平面对称的制造约束 462

18.4 连杆的拓扑优化实例 463

18.4.1 创建分析模型 463

18.4.2 创建拓扑优化模型 463

第19章 热传导分析 467

19.1 热分析基础 467

19.1.1 热分析简介 467

19.1.2 热分析的类型 468

19.2 空间热辐射分析实例 468

19.2.1 创建一个数据文件 469

19.2.2 创建几何模型 469

19.2.3 划分有限元网格 470

19.2.4 设置边界条件及施加载荷 470

19.2.5 定义材料属性 472

19.2.6 进行分析 473

19.2.7 查看分析结果 474

19.3 自由对流热分析实例 475

19.3.1 创建一个数据文件 476

19.3.2 创建几何模型 476

19.3.3 划分有限元网格 477

19.3.4 定义材料属性 478

19.3.5 创建边界条件及载荷 478

19.3.6 进行热分析 480

19.3.7 查看分析结果 480

19.4 双金属片热应力分析实例 480

19.4.1 创建一个数据文件 481

19.4.2 创建几何模型 481

19.4.3 划分有限元网格 482

19.4.4 定义热材料属性 482

19.4.5 定义温度边界条件 484

19.4.6 进行热分析 484

19.4.7 查看分析结果 485

19.4.8 定义空间场 485

19.4.9 更改分析类型 485

19.4.10 定义结构分析的材料属性 486

19.4.11 定义结构分析的单元属性 486

19.4.12 创建结构分析工况 487

19.4.13 设置结构分析边界条件及载荷 487

19.4.14 进行结构分析 487

19.4.15 查看分析结果 487

19.5 方向热载荷作用下的热应力分析实例 488

19.5.1 创建一个数据文件 489

19.5.2 创建几何模型 489

19.5.3 划分有限元网格 490

19.5.4 定义材料属性 490

19.5.5 定义单元属性 491

19.5.6 创建边界条件及载荷 492

19.5.7 进行热分析 492

19.5.8 查看分析结果 493

19.5.9 创建空间场 493

19.5.10 更改分析类型 494

19.5.11 定义结构分析的材料属性 494

19.5.12 定义结构分析单元属性 494

19.5.13 创建结构分析工况 495

19.5.14 设置结构分析边界条件及载荷 495

19.5.15 进行结构分析 495

19.5.16 查看分析结果 495

19.6 稳态热传导分析实例 496

19.6.1 创建数据库模型 497

19.6.2 定义材料表 497

19.6.3 定义材料本构关系 498

19.6.4 定义单元属性 498

19.6.5 建立温度边界条件 500

19.6.6 提交分析作业 502

19.6.7 查看结果 503

19.7 瞬态热传导分析实例 504

19.7.1 创建数据库模型 504

19.7.2 创建几何模型 504

19.7.3 网格划分 505

19.7.4 定义材料本构关系 506

19.7.5 定义单元属性 506

19.7.6 创建瞬态分析表 508

19.7.7 创建瞬态工况 508

19.7.8 建立温度边界条件 509

19.7.9 提交分析作业 512

19.7.10 查看结果 513

参考文献 516