patran培訓(xùn)教材(有限元分析)

精品第一章Patran基礎(chǔ)知識(shí) 2第二章懸臂梁的有限元建模與變形分析 12第三章受熱載荷作用的薄板的有限元建模與溫度場(chǎng)求解 20第四章帶孔平板的受力分析（平面） 23第五章厚壁圓筒的受內(nèi)壓作用時(shí)的應(yīng)力分析 27第六章受壓力載荷作用時(shí)板的受力分析 31第七章板的模態(tài)分析 34第八章板的瞬態(tài)響應(yīng)分析 37第九章板的頻率響應(yīng)分析 40第十章提取車(chē)架中性面的模態(tài)分析 43第一章Patran基礎(chǔ)知識(shí)一．Patran的用戶(hù)界面介紹Patran具有良好的用戶(hù)界面，清晰、簡(jiǎn)單、易于使用且方便記憶，其用戶(hù)界面如圖1-1所示。圖1-1patran界面按照各部分的功能，可將Patran界面劃分為四個(gè)區(qū)域：菜單和工具欄區(qū)、操作面板區(qū)、圖形編輯區(qū)、信息顯示和命令行輸入?yún)^(qū)。下面，就分別對(duì)這幾個(gè)區(qū)域進(jìn)行介紹。1.菜單和工具欄區(qū)如圖1-2所示，patran的界面上有一行菜單，兩行工具欄。圖1-2菜單工具欄Patran的菜單是該軟件的重要組成部分，使用菜單項(xiàng)，可以完成多設(shè)置和操作。本來(lái)，菜單與各種工具是配合使用的，兩者是不能獨(dú)立區(qū)分的。這里對(duì)菜單欄進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹，一般情況下，Patran有九個(gè)主菜單項(xiàng)，如圖1-2所示，文件管理（File）菜單主要用于Patran數(shù)據(jù)庫(kù)文件的打開(kāi)/關(guān)閉，同時(shí)也用來(lái)從其他CAD系統(tǒng)輸入模型；組（Group）菜單主要用于組的操作，作用類(lèi)似CAD系統(tǒng)中的“層”；視窗管理（Viewport）菜單用于視窗設(shè)置；視圖操作（Viewing）菜單用于圖形顯示設(shè)置，包括了工具欄中一些工具的功能；元素顯示管理（Display）菜單用于設(shè)置各種元素的顯示方式；參數(shù)設(shè)置（Preferences）菜單用于選擇求解器，定制用戶(hù)自己的環(huán)境等操作；工具選項(xiàng)（Tools）菜單中提供了許多非常有用的工具；在線(xiàn)幫助（Help）菜單為使用者提供在線(xiàn)幫助。工具欄各工具功能見(jiàn)表一：表一Patran工具欄各工具功能列表2.操作面板區(qū)，圖形編輯區(qū)和信息顯示和命令輸入?yún)^(qū)由工具按鈕和菜單選項(xiàng)打開(kāi)的各種面板一般都顯示在patran界面的右側(cè)，即操作面板區(qū)。圖形編輯區(qū)主要用來(lái)顯示模型，用戶(hù)可以在該區(qū)域用鼠標(biāo)對(duì)模型進(jìn)行操作。Patran中的所有操作行為都會(huì)顯示在信息顯示窗口。例如，patran執(zhí)行了那些PCL命令，系統(tǒng)進(jìn)行了哪些設(shè)置，錯(cuò)誤信息等都會(huì)在該區(qū)域顯示出來(lái)。圖1-3二．Patran中數(shù)據(jù)的輸入方法1.用鼠標(biāo)從屏幕上拾取對(duì)象用鼠標(biāo)從屏幕上拾取對(duì)象主要是通過(guò)鼠標(biāo)左建、右鍵和鍵盤(pán)的功能鍵“Ctrl”、“Shift”的協(xié)同操作來(lái)完成數(shù)據(jù)的輸入。具體方法如下：鼠標(biāo)左鍵：選擇一個(gè)對(duì)象，操作時(shí)，將鼠標(biāo)移動(dòng)到要選擇的對(duì)象上，這時(shí)，可能被選取對(duì)象將會(huì)以顏色變化、高亮度顯示、出現(xiàn)一個(gè)小圓圈等方式顯示，以提示用戶(hù)，當(dāng)用戶(hù)確認(rèn)所選對(duì)象后，單擊鼠標(biāo)左鍵，則該對(duì)象會(huì)被選取，如果用戶(hù)用左鍵連續(xù)選取兩個(gè)個(gè)以上的對(duì)象，則只有最后一個(gè)被選中的對(duì)象有效（在選擇對(duì)象前，應(yīng)先用鼠標(biāo)左鍵確認(rèn)要接受輸入的數(shù)據(jù)輸入文本框，下同）。Shift+鼠標(biāo)左鍵：選擇多個(gè)對(duì)象，這種方法是以追加的方式進(jìn)行的，操作時(shí)，按住Shift鍵，同時(shí)用鼠標(biāo)左鍵選取所要選擇的對(duì)象，則所選擇的對(duì)象都會(huì)被選取。用矩形框選擇（鼠標(biāo)左鍵）：選擇多個(gè)對(duì)象，操作時(shí)，在屏幕上按住鼠標(biāo)左鍵，拖出一個(gè)矩形框來(lái)，則被矩形框所包圍的合法對(duì)象都會(huì)被選中。這里所說(shuō)的合法是指滿(mǎn)足輸入的要求，例如要求輸入的是點(diǎn)對(duì)象，則被矩形框所包圍的對(duì)象中只有點(diǎn)對(duì)象會(huì)被選中。Ctrl+鼠標(biāo)左鍵：用多邊形框選取多個(gè)對(duì)象，類(lèi)似于矩形框選擇方法。操作時(shí)，按住Ctrl鍵，同時(shí)用鼠標(biāo)左鍵在屏幕上選擇若干點(diǎn)位置，則系統(tǒng)會(huì)將這點(diǎn)依次連線(xiàn)形成一個(gè)多邊形框，則被包圍在矩形框中的對(duì)象會(huì)被選中。這種方法適合于形狀不規(guī)則的復(fù)雜模型。鼠標(biāo)右鍵：取消一個(gè)已選中對(duì)象。操作時(shí)，將鼠標(biāo)移動(dòng)到所要操作的對(duì)象上，單擊右鍵，則先前已被選定的該對(duì)象將會(huì)被取消。該方法用于從已選對(duì)象組中剔除不合適的對(duì)象。2.按語(yǔ)法從鍵盤(pán)直接輸入Patran中的所有對(duì)象元素都是有標(biāo)號(hào)的，這樣可以方便的區(qū)分對(duì)象，也可以有效地進(jìn)行管理和操作，比如借助于標(biāo)號(hào)進(jìn)行選擇輸入。Patran中根據(jù)標(biāo)號(hào)輸入有一套完整的語(yǔ)法規(guī)定，用戶(hù)可以按照這些規(guī)定方便的輸入對(duì)象。下面，通過(guò)例子來(lái)加以說(shuō)明。2.1幾何編號(hào)關(guān)鍵字有point、curve、surface、solid。點(diǎn)的輸入：例如要輸入一個(gè)點(diǎn)，可用鍵盤(pán)輸入“point8”（表示輸入標(biāo)號(hào)為8的點(diǎn)），“point379”（表示輸入標(biāo)號(hào)為3、7、9的點(diǎn)），“point3:7”（表示輸入標(biāo)號(hào)從3到7的點(diǎn)），“point5:18:2”（表示輸入標(biāo)號(hào)從5開(kāi)始到18結(jié)束，間隔為2的點(diǎn)，即輸入標(biāo)號(hào)為5、7、9、11??17的點(diǎn)），“curve3.2”（輸入標(biāo)號(hào)為3的曲線(xiàn)的第2個(gè)點(diǎn)），“surface7.2.2”（輸入標(biāo)號(hào)為7的曲面的第2條邊的第2個(gè)點(diǎn)），“solid5.3.2.1”（輸入標(biāo)號(hào)為5的實(shí)體的第3個(gè)曲面的第2條邊的第線(xiàn)的輸入：要輸入曲線(xiàn)（直線(xiàn)），可用鍵盤(pán)直接輸入“curve3”（輸入標(biāo)號(hào)為3的曲線(xiàn)），“surface3.1”（輸入標(biāo)號(hào)為3的曲面的第1條邊），“solid7.2.2”（輸入標(biāo)號(hào)為7的實(shí)體的第2個(gè)曲面的第2曲面的輸入：可直接鍵入“surface7”（輸入標(biāo)號(hào)為7的區(qū)面），“solid5.1”（輸入標(biāo)號(hào)為5的實(shí)體的第1個(gè)曲面）等。實(shí)體的輸入也類(lèi)似于上邊點(diǎn)線(xiàn)面的輸入方法，可參照進(jìn)行。2.2FEM編號(hào)關(guān)鍵字有node、element（可簡(jiǎn)寫(xiě)為ele）節(jié)點(diǎn)的輸入：類(lèi)似于幾何點(diǎn)的輸入，只是關(guān)鍵字不同，如“node3”，“node1711”，“node3:10”，“node1:18:3”等。單元的輸入：例如“element3”，“element3:9”，“element3:9:2”，“element3,712:18”（表示輸入標(biāo)號(hào)為3、7、12、13、14??18的單元）等。2.3直接輸入點(diǎn)的坐標(biāo)Patran中用方括號(hào)“[]”來(lái)表示坐標(biāo)，坐標(biāo)各分量之間可以用逗號(hào)“,”、斜杠“/”或空格隔開(kāi)，可以使用絕對(duì)坐標(biāo)，也可以使用相對(duì)坐標(biāo)，下面就以例子來(lái)說(shuō)明。如“[0,7,8]”，“[3.1/-17.5/19]”，“[0.318.29-17.0]”，“[yp7yn80.3]”（表示該點(diǎn)的x坐標(biāo)與標(biāo)號(hào)為7點(diǎn)的y坐標(biāo)相同，y坐標(biāo)與標(biāo)號(hào)為8的節(jié)點(diǎn)的y坐標(biāo)相同，z坐標(biāo)是0.3）等。2.4直接輸入矢量Patran中用尖括號(hào)“<>”來(lái)表示矢量，類(lèi)似于幾何點(diǎn)的輸入，各分量之間可以用“,”、斜杠“/”或空格隔開(kāi)，如“<705>”。三．Patran建模和分析的一般流程MSC.Patran建模和分析的一般流程如圖1-4所示：讀入幾何模型或創(chuàng)建幾何模型讀入幾何模型或創(chuàng)建幾何模型選擇分析求解器劃分有限元網(wǎng)格施加約束及載荷邊界條件設(shè)置材料特性及單元特性設(shè)置分析參數(shù)提交分析顯示分析結(jié)果（后置處理）圖1-4Patran分析流程圖四．一個(gè)典型工程問(wèn)題的分析過(guò)程為了使讀者對(duì)Patran和Nastran的使用有一個(gè)初步的了解，下面給出一個(gè)典型工程問(wèn)題的例子，這個(gè)例子包括了分析過(guò)程的幾個(gè)步驟：在輸入幾何模型、有限元網(wǎng)格模型、材料定義、單元屬性定義、邊界條件的定義、提交分析、結(jié)果顯示。 此例是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的有限元分析，其目的是檢驗(yàn)該活塞的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度?；钊敳渴艿较蛳碌木驾d荷為10MPa，材料彈性模量，泊松比。10MPa10MPa圖1-51．新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）選擇菜單【File】→New，文件名→輸入文件名piston,單擊。AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Structural，單擊。2．導(dǎo)入CAD幾何模型選擇菜單【File】→Import，Object→Model,Source→Parasolidxmt，選擇piston.x_t，單擊，單擊。3．劃分有限元網(wǎng)格，劃分網(wǎng)格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Solid，ElemShape→Tet，Mesher→Tetmesh，Topology→Tet10，InputList→Solid1，選中AutomaticCalculation，單擊。4．施加邊界條件，1）施加固定約束：Action→Create，Object→Displacement，Type→Nodal，NewSetName→dis，單擊，Translations<T1T2T3>→<000>，Rotations<R1R2R3>→<000>，單擊，單擊，選中Geometry，SelectGeometryEntities→Solid1.31.8，單擊，單擊，單擊。2）施加均布載荷：Action→Create，Object→Pressure，Type→ElementUniform，NewSetName→Pre，TargetElementTypet→3D，單擊,Pressure→1.0e7，單擊，單擊，選中Geometry，SelectSolidFaces→Solid1.32，單擊，單擊，單擊。5．定義材料屬性，定義材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→ManualInput，MaterialName→steel，單擊，ConstitutiveModel→LinearElastic，ElasticModulus→2.1e11，PoissonRatio→0.3，單擊，單擊。6．定義單元屬性，1）定義單元屬性：Action→Create，Object→3D，Type→Solid，PropertySetName→pro，Option(s)→Homogeneous、StandardFormulation，單擊，MaterialName→Steel（在MaterialPropertySets中選擇），單擊，SelectMembers→Solid1，單擊，單擊。7．進(jìn)行分析，1）進(jìn)行分析：Action→Analyze，Object→EntireModel，Method→AnalysisDeck，JobName→piston，單擊，SolutionType→LINEARSTATIC，單擊，apply。打開(kāi)NASTRAN，選擇piston.bdf，單擊。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器會(huì)有提示音，同時(shí)，狀態(tài)顯示窗口關(guān)閉。2）讀入分析結(jié)果：Action→AccessResults，Object→AttachXDB，Method→ResultEntities，SelectResultFile，文件名→piston.xdb，單擊，單擊。這一步驟，是將Nastran的分析結(jié)果讀入到Patran中來(lái)，這樣才可以進(jìn)行后處理。8．后處理，1）顯示應(yīng)力云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→Default,A1:StaticSubcase，SelectFringeResult→StressTensor，Quantity→vonMises，單擊。此時(shí)，活塞模型的vonMises彎曲應(yīng)力云紋圖就顯示出來(lái)，如圖1-6所示。圖1-62）顯示位移變形圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→Default,A1:StaticSubcase，SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational，Quantity→Magnitude，單擊。此時(shí)，活塞模型的位移變形圖就顯示出來(lái)，如圖1-7所示。圖1-7第二章懸臂梁的有限元建模與變形分析一．一維單元1．新建一數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）【File】→New，文件名→beam-1D,。AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Structural，。2．創(chuàng)建幾何模型，1）創(chuàng)建幾何點(diǎn)：Action→Create，Object→Point，Method→XYZ，Point1→[000]，去掉AutoExecute，，Point2→[1000]，。（注：AutoExecute和不要同時(shí)選中，本文后面均未選中AutoExecute）2）創(chuàng)建曲線(xiàn)：Action→Create，Object→Curve，Method→Point，Option→2Point，Curve1，StartingPointList→point1，EndingPointList→point2，。3．劃分有限元網(wǎng)格，1）建立網(wǎng)格種子：Action→Create，Object→MeshSeed，Type→Uniform，NumberofElement，Number→40，CurveList→Curve1，。2）劃分網(wǎng)格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Curve，Topology→Bar2，CurveList→Curve1,。4．施加邊界條件，1）施加固定約束：Action→Create，Object→Displacement，Type→Nodal，NewSetName→dis1，，Translations<T1T2T3>→<000>，Rotations<R1R2R3>→<000>，，，選中FEM，SelectNodes→Node1，，，。2）施加均布載荷：Action→Create，Object→CIDDistributedLoad，Type→ElementUniform，NewSetName→CID1，TargetElementTypet→1D，InputData,DistrForce<F1F2F3>→<0-1.0e50>，，，選中FEM，Select1DElements→Elm1:40，，。5．定義材料屬性，定義材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→ManualInput，MaterialName→steel，，ConstitutiveModel→LinearElastic，ElasticModulus→2.1e11，PoissonRatio→0.3，，。6．定義單元屬性，定義單元屬性：Action→Create，Object→1D，Type→Beam，PropertySetName→pro1，Option(s)→GeneralSection、StandardFormulation，，單擊CreateSection，Action→Create，Object→StandardShape，Method→NASTRANStandard，SectionName→rect，單擊【>】,選擇，W→0.05，H→1，，MaterialName→Steel（在MaterialPropertySets中選擇），BarOrientation→<0，1，0>，，SelectMembers→Curve1，，。7．進(jìn)行分析，1）進(jìn)行分析：Action→Analyze，Object→EntireModel，Method→AnalysisDeck，JobName→beam-1D，單擊，SolutionType→LINEARSTATIC，，。打開(kāi)NASTRAN，選擇beam-1D.bdf，。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器會(huì)有提示音，同時(shí)，狀態(tài)顯示窗口關(guān)閉。2）讀入分析結(jié)果：Action→AccessResults，Object→AttachXDB，Method→ResultEntities，，文件名→beam-1D.xdb，，。這一步驟，是將Nastran的分析結(jié)果讀入到Patran中來(lái)，這樣才可以進(jìn)行后處理。8．后處理，1）顯示應(yīng)力云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectFringeResult→BarStresses，Bending，Quantity→vonMises，。此時(shí)，有限元模型的vonMises彎曲應(yīng)力云紋圖就顯示出來(lái)，如圖2-1所示。圖2-12）顯示位移云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational，Quantity→Magnitude，。此時(shí)，有限元模型的位移變形圖就顯示出來(lái)，如圖2-2所示。圖2-2二．2維單元1．新建一數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）【File】→New，文件名→beam-2D，。AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Structural，。2．創(chuàng)建幾何模型，1）創(chuàng)建幾何點(diǎn)：Action→Create，Object→Point，Method→XYZ，Point1→[000]，apply，Point2→[1000]，Point3→[010]，apply，Point4→[1010]，。2）創(chuàng)建曲線(xiàn)：Action→Create，Object→Curve，Method→Point，Option→2Point，Curve1，StartingPointList→point1，EndingPointList→point2，，Curve2，StartingPointList→point3，EndingPointList→point4，。3）創(chuàng)建曲面：Action→Create，Object→Surface，Method→Curve，Option→2Curve，Surface1，StartingCurveList→Curve1，EndingCurveList→Curve2，。3．劃分有限元網(wǎng)格，1）建立網(wǎng)格種子：Action→Create，Object→MeshSeed，Type→Uniform，NumberofElement，Number→40，AutoExecute，CurveList→Curve1，，NumberofElement，Number→2，AutoExecute，CurveList→Surface1.3，。2）劃分網(wǎng)格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Surface，ElemShape→Quad，Mesher→Isomesh，Topology→Quad8，SurfaceList→Surface1，。4．施加邊界條件，1）施加固定約束：Action→Create，Object→Displacement，Type→Nodal，NewSetName→dis2，，Translations<T1T2T3>→<000>，Rotations<R1R2R3>→<000>，，，Geometry，SelectGeometryEntities→Surface1.1，，，。2）施加均布載荷：Action→Create，Object→CIDDistributedLoad，Type→ElementUniform，NewSetName→CID2，TargetElementType→2D，,SurfDistrForce<F1F2F3>→<0-1.0e50>，，，Geometry，SelectSurfacesorEdges→Surface1.2，，，。5．定義材料屬性，定義材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→ManualInput，MaterialName→steel，，ConstitutiveModel→LinearElastic，ElasticModulus→2.1e11，PoissonRatio→0.3，，。6．定義單元屬性，1）定義單元屬性：Action→Create，Object→2D，Type→shell，PropertySetName→pro，Option(s)→Homogeneous、StandardFormulation，，MaterialName→Steel（在MaterialPropertySets中選擇），Thickness→0.05，，SelectMembers→Surface1，，。7．進(jìn)行分析，1）進(jìn)行分析：Action→Analyze，Object→EntireModel，Method→AnalysisDeck，JobName→beam-2D，單擊，SolutionType→LINEARSTATIC，，。打開(kāi)NASTRAN，選擇beam-2D.bdf，。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器會(huì)有提示音，同時(shí)，狀態(tài)顯示窗口關(guān)閉。2）讀入分析結(jié)果：Action→AccessResults，Object→AttachXDB，Method→ResultEntities，，文件名→beam-2D.xdb，，。這一步驟，是將Nastran的分析結(jié)果讀入到Patran中來(lái)，這樣才可以進(jìn)行后處理。8．后處理，1）顯示應(yīng)力云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectFringeResult→StressTensor，Quantity→vonMises，。此時(shí)，2D模型的vonMises彎曲應(yīng)力云紋圖就顯示出來(lái)，如圖2-3所示。圖2-32）顯示位移變形圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational，Quantity→Magnitude，。此時(shí)，2D模型的位移變形圖就顯示出來(lái)，如圖2-4所示。圖2-4三．3D單元1．新建一數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）【File】→New，文件名→beam-3D,。AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Structural，。2．創(chuàng)建幾何模型，1）創(chuàng)建幾何點(diǎn)：Action→Create，Object→Point，Method→XYZ，Point1→[000]，，Point2→[1000]，，Point3→[010]，，Point4→[1010]，。2）創(chuàng)建曲線(xiàn)：Action→Create，Object→Curve，Method→Point，Option→2Point，Curve1，StartingPointList→point1，EndingPointList→point2，，Curve2，StartingPointList→point3，EndingPointList→point4，。3）創(chuàng)建曲面：Action→Create，Object→Surface，Method→Curve，Option→2Curve，Surface1，StartingCurveList→Curve1，EndingCurveList→Curve2，。4）創(chuàng)建實(shí)體：Action→Create，Object→Solid，Method→Extrude，SolidType，TranslationVector→<000.05>，SurfaceList→Surface1，。3．劃分有限元網(wǎng)格，1）建立網(wǎng)格種子：Action→Create，Object→MeshSeed，Type→Uniform，NumberofElement，Number→40，CurveList→Solid1.4.3，，NumberofElement，Number→5，CurveList→Solid1.1.2，，NumberofElement，Number→1，CurveList→Solid1.1.3，。2）劃分網(wǎng)格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Solid，ElemShape→Hex，Mesher→Isomesh，Topology→Hex8，SolidList→Solid1，。4．施加邊界條件，1）施加固定約束：Action→Create，Object→Displacement，Type→Nodal，NewSetName→dis3，，Translations<T1T2T3>→<000>，Rotations<R1R2R3>→<000>，，，F(xiàn)EM，Select→Node1:452:41，，，。2）施加均布載荷：Action→Create，Object→CIDDistributedLoad，Type→ElementUniform，NewSetName→CID3，TargetElementType→3，,DistrForce<F1F2F3>→<0-1.0e50>，，，Geometry，SelectSolidFace→Solid1.4，，，。5．定義材料屬性，定義材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→ManualInput，MaterialName→steel，，ConstitutiveModel→LinearElastic，ElasticModulus→2.1e11，PoissonRatio→0.3，，。6．定義單元屬性，定義單元屬性：Action→Create，Object→3D，Type→Solid，PropertySetName→pro，Option(s)→Homogeneous、StandardFormulation，，MaterialName→steel（在MaterialPropertySets中選擇），，SelectMembers→Solid1,,。7．進(jìn)行分析，1）進(jìn)行分析：Action→Analyze，Object→EntireModel，Type→AnalysisDeck，JobName→beam-3D，單擊，SolutionType→LINEARSTATIC，，。打開(kāi)NASTRAN，選擇beam-3D.bdf，。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器會(huì)有提示音，同時(shí)，狀態(tài)顯示窗口關(guān)閉。2）讀入分析結(jié)果：Action→AccessResults，Object→AttachXDB，Method→ResultEntities，，文件名→beam-3D.xdb，,。這一步驟，是將Nastran的分析結(jié)果讀入到Patran中來(lái)，這樣才可以進(jìn)行后處理。8．后處理，1）顯示應(yīng)力云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectFringeResult→StressTensor，Quantity→vonMises，。此時(shí)，3D模型的vonMises彎曲應(yīng)力云紋圖就顯示出來(lái)，如圖2-5所示。圖2-52）顯示位移變形圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational，Quantity→Magnitude，。此時(shí)，3D模型的位移變形圖就顯示出來(lái)，如圖2-6所示。圖2-6第三章受熱載荷作用的薄板的有限元建模與溫度場(chǎng)求解計(jì)算分析模型如圖3-1所示：圖3-1受熱載荷作用的薄板的計(jì)算分析模型1．新建一數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）【File】→New，文件名→sheet，OK。AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Thermal，。2．創(chuàng)建幾何模型，1）創(chuàng)建幾何點(diǎn)：Action→Create，Object→Point，Method→XYZ，Point1→[000]，，Point2→[200]，，Point3→[060]，，Point4→[260]，。2）創(chuàng)建曲線(xiàn)：Action→Create，Object→Curve，Method→Point，Option→2Point，Curve1，StartingPointList→point1，EndingPointList→point2，，Curve2，StartingPointList→point3，EndingPointList→point4，。3）創(chuàng)建曲面：Action→Create，Object→Surface，Method→Curve，Option→2Curve，Surface1，StartingCurveList→Curve1，EndingCurveList→Curve2，。3．劃分有限元網(wǎng)格，1）建立網(wǎng)格種子：Action→Create，Object→MeshSeed，Type→Uniform，NumberofElement，Number→2，CurveList→Curve1，，NumberofElement，Number→20，CurveList→Surface1.3，。2）劃分網(wǎng)格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Surface，ElemShape→Quad，Mesher→Isomesh，Topology→Quad8，SurfaceList→Surface1，。4．定義溫度邊界條件，1）定義材料板的邊界條件：Action→Create，Object→Temp，Type→Nodal，NewSetName→temp-1，，Boundarytemperature→500，，，GeometryFilter→Geometry，SelectGeometryEntity→Surface1.1，，，，NewSetName→temp-2，，Boundarytemperature→100，，，GeometryFilter→Geometry，SelectGeometryEntity→Surface1.3，，，。5．定義材料屬性，定義材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→ManualInput，MaterialName→steel，，ConstitutiveModel→SolidProperties，ThermalConductivity→23.6，Density→7800，，。6．定義單元屬性，1）定義單元屬性：Action→Create，Object→2D，Type→shell，PropertySetName→pro，Option(s)→Homogeneous、StandardFormulation，，MaterialName→steel（在MaterialPropertySets中選擇），Thickness→0.3，，SelectMembers→Surface1，，。7．進(jìn)行分析，1）進(jìn)行分析：Action→Analyze，Object→EntireModel，Method→AnalysisDeck，JobName→sheet，單擊SolutionType，SolutionType→STEANDYSTATIEANALYSIS，，。打開(kāi)NASTRAN，選擇sheet.bdf，。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器會(huì)有提示音，同時(shí)，狀態(tài)顯示窗口關(guān)閉。2）讀入分析結(jié)果：Action→AccessResults，Object→AttachXDB，Method→ResultEntities，，文件名→sheet.xdb，，。這一步驟，是將Nastran的分析結(jié)果讀入到Patran中來(lái)，這樣才可以進(jìn)行后處理。8．后處理，顯示應(yīng)力云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→Default…，SelectFringeResult→Temperatures，。此時(shí)，薄板溫度分布云紋圖就顯示出來(lái)，如圖3-2所示。圖3-2薄板溫度分布云紋圖第四章帶孔平板的受力分析（平面）問(wèn)題描述：如圖4-1所示，帶有中心孔的平板一端固定，一端受均勻拉伸載荷100N/mm，已知幾何尺寸和材料特性如下：板的長(zhǎng)寬：320×200mm；板的厚度：10mm；圓孔直徑：50mm；拉伸載荷100N/mm.材料：彈性模量，泊松比。圖4-11．新建一數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）【File】→New，文件名→flat-hole，。AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Structural，。2．創(chuàng)建幾何模型，幾何模型如圖4-2：圖4-21）創(chuàng)建曲線(xiàn)：曲線(xiàn)1：Action→Create，Object→Curve，Method→2DArcAngles，Curve1，Radius→0.025，StartAngle→0，EndAngle→45，CenterPointList→[000]，；曲線(xiàn)2：Curve2，StartAngle→45，EndAngle→90，CenterPointList→[000]，；曲線(xiàn)3：Action→Create，Object→Curve，Method→Point，Option→2Point，Curve3，StartingPointList→point3，EndingPointList→[00.0550]，；曲線(xiàn)4：Curve4，StartingPointList→point4，EndingPointList→[00.10]，；曲線(xiàn)5：Curve5，StartingPointList→point5，EndingPointList→[0.0550.10]，；曲線(xiàn)6：Curve6，StartingPointList→point6，EndingPointList→[0.160.10]，；曲線(xiàn)7：Curve7，StartingPointList→point7，EndingPointList→[0.160.0550]，；曲線(xiàn)8：Curve8，StartingPointList→point8，EndingPointList→[0.1600]，；曲線(xiàn)9：Curve9，StartingPointList→point9，EndingPointList→[0.05500]，；曲線(xiàn)10：Curve10，StartingPointList→point10，EndingPointList→point1，；曲線(xiàn)11：Curve11，StartingPointList→point4，EndingPointList→[0.0550.0550]，；曲線(xiàn)12：Curve12，StartingPointList→point11，EndingPointList→point6，；曲線(xiàn)13：Curve13，StartingPointList→point11，EndingPointList→point8，；曲線(xiàn)14：Curve14，StartingPointList→point11，EndingPointList→point10，；曲線(xiàn)15：Curve15，StartingPointList→point11，EndingPointList→point2，。2）創(chuàng)建曲面：Action→Create，Object→Surface，Method→Trimmed，Option→Surface，Surface1，去除DeleteOuterLoop，OuterLoopList→Curve113215，，Surface2，OuterLoopList→Curve1514101，，Action→Create，Object→Surface，Method→Curve，Surface3，Option→2Curve，StartingCurveList→Curve13，EndingCurveList→Curve9，，Surface4，Option→2Curve，StartingCurveList→Curve13，EndingCurveList→Curve6，，Surface5，Option→2Curve，StartingCurveList→Curve12，EndingCurveList→Curve4，。3．劃分有限元網(wǎng)格，1）劃分網(wǎng)格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Surface，ElemShape→Quad，Mesher→Isomesh，Topology→Quad4，SurfaceList→Surface1:5，。2）檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停篈ction→Verify，Object→Elements，Test→Boundaries，。3）刪除多余節(jié)點(diǎn)：Action→Equivalence，Object→All，Method→ToleranceCube，。4．施加邊界條件，1）施加固定約束：Action→Create，Object→Displacement，Type→Nodal，NewSetName→lx，，Translations<T1T2T3>→<0,,>，Rotations<R1R2R3>→<,0,0>，，，F(xiàn)EM，SelectSurfacesNodes→Node1:5140:142，，，，NewSetName→ly，，Translations<T1T2T3>→<,0,>，Rotations<R1R2R3>→<0,,0>，，，F(xiàn)EM，SelectSurfacesNodes→Node46:5084:90，，，，NewSetName→l，，Translations<T1T2T3>→<,,0>，Rotations<R1R2R3>→<,,>，，，F(xiàn)EM，SelectSurfacesNodes→Node50，，，。2）施加均布載荷：Action→Create，Object→CIDDistributedLoad，Type→ElementUniform，NewSetName→CID，TargetElementType→2D，,DistrForce<F1F2F3>→<10000>，，，Geometry，SelectSurfacesorEdges→Surface3:4.3，，，。5．定義材料屬性，定義材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→ManualInput，MaterialName→steel，，ConstitutiveModel→LinearElastic，ElasticModulus→1.0e5，PoissonRatio→0.3，，。6．定義單元屬性，1）定義單元屬性：Action→Create，Object→2D，Type→shell，PropertySetName→steel，Option(s)→Homogeneous、StandardFormulation，，MaterialName→Steel（在MaterialPropertySets中選擇），Thickness→0.01，OK，SelectMembers→Elm1:93，，。7．進(jìn)行分析，1）進(jìn)行分析：Action→Analyze，Object→EntireModel，Method→AnalysisDeck，JobName→flat-hole，單擊，SolutionType→LINEARSTATIC，，。打開(kāi)NASTRAN，選擇flat-hole.bdf，。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器會(huì)有提示音，同時(shí)，狀態(tài)顯示窗口關(guān)閉。2）讀入分析結(jié)果：Action→AccessResults，Object→AttachXDB，Method→ResultEntities，，文件名→flat-hole.xdb，，。這一步驟，是將Nastran的分析結(jié)果讀入到Patran中來(lái)，這樣才可以進(jìn)行后處理。8．后處理，1）顯示應(yīng)力云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectFringeResult→StressTensor，Quantity→vonMises，。此時(shí)，帶孔平板模型的vonMises彎曲應(yīng)力云紋圖就顯示出來(lái)，如圖4-3所示。圖4-32）顯示位移變形圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→DefaultStaticSubcase，SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational，Quantity→Magnitude，。此時(shí)，帶孔平板模型的位移變形圖就顯示出來(lái)，如圖4-4所示。圖4-4第五章厚壁圓筒的受內(nèi)壓作用時(shí)的應(yīng)力分析 分析一個(gè)軸向受到約束的承受內(nèi)壓作用的厚壁圓筒，材料是彈性-理想塑性，并服從Von.Mises屈服條件。將高度的厚壁圓筒作為分析對(duì)象，本例中采用三維模型進(jìn)行模擬，取其中1/12（30°）建立有限元模型。模型的幾何尺寸和材料參數(shù)如圖5-1。圖5-11．新建一數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）【File】→New，文件名→tube，。AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Structural，。2．創(chuàng)建幾何模型，1）創(chuàng)建曲線(xiàn)：曲線(xiàn)1：Action→Create，Object→Curve，Method→2DArcAngles，Curve1，Radius→10，StartAngle→0，EndAngle→30，CenterPointList→[000]，；曲線(xiàn)2：Curve2，Radius→20，StartAngle→0，EndAngle→30，CenterPointList→[000]，；2）創(chuàng)建曲面：Action→Create，Object→Surface，Method→Curve，Surface1，Option→2Curve，StartingCurveList→Curve1，EndingCurveList→Curve2，。3）創(chuàng)建實(shí)體：Action→Create，Object→Solid，Method→Extrude，SolidType，TranslationVector→<005>，SurfaceList→Surface1，。4）創(chuàng)建圓柱坐標(biāo)系：Action→Create，Object→Coord，Method→3Point，Type→Cylindrical，Origin→[000]，PointOnAxis→[001]，PointOnPlane1-3→[100]，。3．劃分有限元網(wǎng)格，1）建立網(wǎng)格種子：Action→Create，Object→MeshSeed，Type→Uniform，NumberofElement，Number→20，CurveList→Solid1.3.3，，NumberofElement，Number→8，CurveList→Solid1.2.2，，NumberofElement，Number→6，CurveList→Solid1.2.1，。2）劃分網(wǎng)格：Action→Create，Object→Mesh，Type→Solid，ElemShape→Hex，Mesher→Isomesh，Topology→Hex8，NodeCoordinateFrames，AnalysisCoordinateFrames→Coord1，，InputList→Solid1，。3）檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停篈ction→Verify，Object→Elements，Test→Boundaries，。4）刪除多余節(jié)點(diǎn)：Action→Equivalence，Object→All，Method→ToleranceCube，。4．施加邊界條件，1）施加固定約束：Action→Create，Object→Displacement，Type→Nodal，NewSetName→lz，，Translations<T1T2T3>→<,,0>，AnalysisCoordinateFrame→Coord1，，，Geometry，SelectGeometryEntities→Solid1.51.6，，，，NewSetName→lt，，Translations<T1T2T3>→<,0，>，AnalysisCoordinateFrame→Coord1，，，Geometry，SelectGeometryEntities→Solid1.31.4，，，。2）施加內(nèi)壓力：Action→Create，Object→Pressure，Type→ElementUniform，NewSetName→p，TargetElementTypet→3D，，Pressure→12.5，，，Geometry，SelectSolidFaces→Solid1.1，，，。5．定義材料屬性，定義材料：Action→Create，Object→Isotropic，Method→ManualInput，MaterialName→m1，，ConstitutiveModel→LinearElastic，ElasticModulus→8.667e4，PoissonRatio→0.3，，，，ConstitutiveModel→Elastoplastic，NonlinearDateInput→HardeningSlope，HardeningSlope=0，YieldPoint=17.32，，。6．定義單元屬性，定義單元屬性：Action→Create，Object→3D，Type→Solid，PropertySetName→pro，Option(s)→Homogeneous、StandardFormulation，，MaterialName→ml（在MaterialPropertySets中選擇），OK，SelectMembers→Solid1，，。7．進(jìn)行分析，1）進(jìn)行分析：Action→Analyze，Object→EntireModel，Method→AnalysisDeck，JobName→tube，單擊，SolutionType→NONLINEARSTATIC，OK，單擊Subcases，AvailableSubcases選擇Default，SubcaseOptions，，F(xiàn)romtype→，IntermediateOutputOption：→，，，。打開(kāi)NASTRAN，選擇tube.bdf，。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算機(jī)的揚(yáng)聲器會(huì)有提示音，同時(shí)，狀態(tài)顯示窗口關(guān)閉。2）讀入分析結(jié)果：Action→AccessResults，Object→AttachXDB，Method→ResultEntities，，文件名→flat-tube.xdb，，。這一步驟，是將Nastran的分析結(jié)果讀入到Patran中來(lái)，這樣才可以進(jìn)行后處理。8．后處理，1）顯示60%載荷的載荷步的位移云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→Default，A1：Non-linear：60%ofLoad，SelectFringeResult→StressTensor，Quantity→vonMises，SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational，Quantity→Magnitude，。如圖5-2所示。圖5-22）顯示100%載荷的載荷步的位移云紋圖：Action→Create，Object→QuickPlot，SelectResultCases→Default，A1：Non-linear：100%ofLoad，SelectFringeResult→StressTensor，Quantity→vonMises，SelectDeformationResult→DisplacementsTranslational，Quantity→Magnitude，。如圖5-3所示。圖5-3第六章受壓力載荷作用時(shí)板的受力分析模型描述：本節(jié)以一平板為例，分析板在均勻載荷作用下的變形情況。如圖6-1所示,該平板左，右兩端固支，板長(zhǎng)1.2m，寬0.6m，板厚為0.01m，在其上表面作用一個(gè)值為2000/m2的均勻載荷。所有材料的楊氏模量E為7.0×1010N/m2，泊松比μ為0.33。圖6-1長(zhǎng)方形平板的幾何模型1.新建一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件，【File】1）【File】→New，文件名→flat，。Tolerance→Default，AnalysisCode→MSC.Nastran，AnalysisType→Structural，。2.創(chuàng)建幾何模型，1）創(chuàng)建幾何點(diǎn)：Action→Create,Object,Method→XYZ,Point1→[000],,此時(shí)可單擊Showlabels按鈕來(lái)顯示幾何點(diǎn)，Point2→[1.200]，。ShowLabel2）創(chuàng)建曲線(xiàn)：Action→Create,Object→Curve,Method→Point,Option→2Point,Curve1,StartingPointList→point1,EndingPointList→point2,。3）創(chuàng)建曲面：Action→Create,Object→Surface,Method→Extrude,TranslationVector→<00.60>,CurveList→Curve1，。3.劃分有限元網(wǎng)格，1)建立網(wǎng)格種子：Action→Create,Object→MeshSeed,Type→Uniform,NumberofElement,Number→12，CurveList→Curve1,，Number→6，CurveList→Surface1.3，。2）劃分網(wǎng)格：Action→Create,Object→Mesh,Type→Surface,ElemSharp→Quad,Mesher→IsoMesh,Topology→Quad4,SurfaceList→Surface1,。3）檢驗(yàn)?zāi)Ｐ停篈ction→Verify,Object→Elements,Test→Boundaries，。4）刪除多余節(jié)點(diǎn)：Action→Equivalence,Object→All,Method→ToleranceCube，。4.設(shè)立邊界條件及施加載荷，1）設(shè)定邊界條件：Action→Create,Object→Displacement,Type→Node,NewSetName→d1,，Translations<T1T2T3>→<000>,Rotations<R1R2R3>→<000>,。單擊,GeometryFilter→FEM,SelectNodes→Node1:79:13,，SelectNodes→Node13:91:13,,,。2）施加均布載荷：Action→Create,Object→Pressure,Type→ElementUniform,NewSetName→p1,TargetElementType→2D,,TopSurfPressure→2000,,單擊,GeometryFiler→FEM,Select2DElementorEdges→Elm1:72,，，。5.定義材料屬性，定義材料：Action→Create,Object→Isotropic,Method→ManualInput,MaterialName→m1，，ConstitutiveModel→LinearElastic,ElasticModulus→7.0e10,PoissonRation→0.33，，。6定義單元屬性，定義單元屬性：Action→Create,Object→2D,Type→Shell,PropertySetName→p1,Option→Homogeneous,StandardFormulation,單擊,MaterialName→m:m1（在MaterialPropertySets列表框中選擇），Thickness→0.01,OK,SelectMembers→Surface1，，。7．進(jìn)行分析，進(jìn)行分析：Action→Analyze,Object→EntireModel，Method→AnalysisDeck，JobName→flat，單擊，SolutionType→LINEARSTATIC，，。打開(kāi)NASTRAN，選擇flat.bdf，。此時(shí)，Patran會(huì)將模型提交Nastran運(yùn)算，會(huì)彈出一個(gè)DOS形式的窗口，顯示Nastran的運(yùn)行情況，運(yùn)算完成之后，計(jì)算