nastran动力学培训演示幻灯片

NASTRAN_动力分析指南

第一章动力学分析方法及NX NASTRAN基本使用介绍 1.1 有限元分析方法介绍 计算机软硬件技术的迅猛发展，给工程分析、科学研究以至人类社会带来急剧的革命性变化，数值模拟即为这一技术革命在工程分析、设计和科学研究中的具体表现。数值模拟技术通过汲取当今计算数学、力学、计算机图形学和计算机硬件发展的最新成果，根据不同行业的需求，不断扩充、更新和完善。 近三十年来，计算机计算能力的飞速提高和数值计算技术的长足进步，诞生了商业化的有限元数值分析软件，并发展成为一门专门的学科－计算机辅助工程CAE（Computer Aided Engineering）。这些商品化的CAE软件具有越来越人性化的操作界面和易用性，使得这一工具的使用者由学校或研究所的专业人员逐步扩展到企业的产品设计人员或分析人员，CAE在各个工业领域的应用也得到不断普及并逐步向纵深发展，CAE工程仿真在工业设计中的作用变得日益重要。许多行业中已经将CAE分析方法和计算要求设置在产品研发流程中，作为产品上市前必不可少的环节。CAE仿真在产品开发、研制与设计及科学研究中已显示出明显的优越性： ●CAE仿真可有效缩短新产品的开发研究周期； ●虚拟样机的引入减少了实物样机的试验次数； ●大幅度地降低产品研发成本； ●在精确的分析结果指导下制造出高质量的产品； ●能够快速的对设计变更作出反应； ●能充分的和CAD模型相结合并对不同类型的问题进行分析； ●能够精确的预测出产品的性能； ●增加产品和工程的可靠性； ●采用优化设计，降低材料的消耗或成本； ●在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题； ●模拟各种试验方案，减少试验时间和经费； ●进行机械事故分析，查找事故原因； ●等等 当前流行的商业化CAE软件有很多种，国际上早20世纪在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。其中最为著名的是由美国国家宇航局（NASA）在1965年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的NASTRAN有限元分析系统。该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大、功能最强的有限元分析系统。从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了一批专用或通用有限元分析软件，除了Nastran以外，主要有德国的ASKA、英国的PAFEC、法国的SYSTUS、美国的ABAQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的产品。虽然软件种类繁多，但是万变不离其宗，其核心求解方法都是有限单元法，也简称为有限元法（Finite Element Method）。 1.1.1 有限单元法的基本思路 有限元法的基本思路可以归结为：将连续系统分割成有限个分区或单元，对每个单元提

MSC_Nastran模块介绍_2012

MSC Nastran 模块功能介绍 1.MSC Nastran Basic 1003 （License文件中的授权特征名：NA_NASTRAN） MSC Nastran基本模块，功能包括线性静力分析、模态分析及屈曲分析。MSC Nastran 基本模块求解规模无节点限制，可对多种单元、材料、载荷工况进行评估，实现线性静力分析（包括屈曲分析）和模态分析（包含流固偶合即虚质量方法和水弹性方法）。线性静力分析，预测结构在静力条件下的线性响应（位移、应变、应力），即小变形和不考虑非线性因素的情况，包括屈曲分析（稳定性分析）。模态分析能了解结构的固有频率（振动模态）特征，帮助评估结构的动力特性。 2. MSC Nastran Dynamics 1025 （License文件中的授权特征名：NA_Dynamics） 结构动力学分析是MSC Nastran的主要强项之一，它具有其它有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。MSC Nastran动力学分析功能包括: 正则模态，复特征值分析，频率及瞬态响应分析，随机响应分析，冲击谱分析等。 3. MSC Nastran Connectors 10002 （License文件中的授权特征名： NA_Connectots） MSC Nastran连接单元，可以模拟点焊，铆接，螺栓连接等。允许创建点-点，点-面，面-面连接。可以用焊接单元将任意的两个部件的网格连接在一起，并自动处理与任意类型单元之间的连接。 4. MSC Nastran ADAMS Integration 10233 （License文件中的授权特征名： NA_ADAMS_Integration） MSC Nastran 与ADAMS的接口，使用ADAMS进行柔性体分析时，需导入MSC Nastran计算所生成的模态中性文件，MSC Nastran ADAMS Integration可使MSC Nastran 计算生成ADAMS所需要的柔性体模态中性文件。 5. MSC Nastran DMAP 1024 （License文件中的授权特征名：NA_DMAP） 作为开放式体系结构，MSC Nastran的开发工具DMAP语言 (Direct Matrix Abstraction Program)有着40多年的应用历史。一个DMAP模块可由成千上万个FORTRAN子程序组成，并采用高效的方法来处理矩阵。实际上MSC Nastran是由一系列DMAP子程序顺序执行来完成求解任务的。用户可利用DMAP编写客户化的程序，形成自己的求解序列来操作数据库与数据流。 6. MSC Nastran Heat Transfer 1023 （License文件中的授权特征名：NA_Thermal） MSC Nastran热分析模块。热分析通常用来校验结构零件在热边界条件或热环境下的产品特性，利用MSC Nastran可以计算出结构内的热分布状况，并直观地看到结构内潜热、热点位置及分布。用户可通过改变发热元件的位置、提高散热手段、绝热处理或用其它方法优化产品的热性能。 7. MSC Nastran SMP 1030 （License文件中的授权特征名：NA_SMP） MSC Nastran共享内存并行计算，通过单机多CPU并行计算技术，用来实现大模型的求解，缩短计算时间，提高分析效率。

nastran模态讲解

1.1 为什么要计算固有频率和模态 1） 评估结构的动力学特性。如安装在结构上的旋转设备，为避免其过大的振动，必须 看转动部件的频率是否接近结构的任何一阶固有频率。 2） 评估载荷的可能放大因子。 3） 使用固有频率和正交模态，可以指导后续动态分析（如瞬态分析、响应谱分析、瞬 态分析中时间步长t ?的选取等） 4） 使用固有频率和正交模态，在结构瞬态分析时，可以用模态扩张法 5） 指导实验分析，如加速度传感器的布置位置。 6） 评估设计 1.2 模态分析理论 考虑 假设其解为 代入得到特征方程 或 其中，2 ωλ= 1） 对N 自由度系统，有N 个固有频率（j ω，j=1,2,…,N ）,特征频率，基本频率或共 振频率。 2） 与固有频率j ω对应的特征向量称为自然模态或模态形状，模态形状对应于结构扰度图 3） 当结构振动时，在任意时刻，结构的形状为它的模态的线性组合 例子：

1.3 自然模态与固有频率性质 （1）正交性 ω的单位 （2） j ω单位为rad/s, 也可以表示为Hz (cycles/seconds),二者换算关系为j （3）刚体模态 图为一未约束结构，有刚体模态

如果结构完全未约束，有刚体模态存在（应力-自由模态）或机构运动，至少有一固有频率为0。 （4）自然模态的倍数依然为自然模态 如： 代表相同的振动模态 （5）模态的标准化 1.4 模态能量 （1）应变-位移关系 （2）应力-应变关系 （3）静力-位移关系 （4）单元应变能 因此，对给定的模态位移

模态应变为 模态应力为 模态力为 模态应变能为 1.5 特征值解法 对于方程 MSC/NASTRAN提供三类解法 a)跟踪法（Tracking method） b)变换法（Tromsformation method） c)兰索士法（Lamczos method） 1.5.1 跟踪法 跟踪法解特征值问题，实质是迭代法。 对仅求几个特征值（或固有频率）的问题是一种方便方法。 MSC/NASTRAN中，提供两种迭代解法，即为逆幂法（INV）和移位逆幂法（SINV） 前者存在丢根现象；后者采用STRUM系列，避免丢根，改善收敛性。 逆幂法和移位逆幂法均用模型数据卡EIGR来定义，并用情况控制指令METHOD来选取。 1.5.2 变换法 特征方程变换为： λ = [φ φ { } A } ]{ 式中矩阵[A]是用Givens法或Householder法变换得到的三角矩阵，一次求解可得全部特征值。

有限元分析软件MSC.NASTRAN

MSC.NASTRAN 目录 1 简介 2 MSC.Nastran的开发历史 3 MSC.NASTRAN的优势 3.1 极高的软件可靠性 3.2 优秀的软件品质 3.3 作为工业标准的输入/输出格式3.4 强大的软件功能 3.5 高度灵活的开放式结构 3.6 无限的解题能力 4 NASTRAN动力学分析功能 4.1 NASTRAN动力学分析简介4.2 正则模态分析 4.3 复特征值分析 4.4 瞬态响应分析(时间-历程分析) 4.5 随机振动分析 4.6 响应谱分析 4.7 频率响应分析 4.8 声学分析 5 NASTRAN的非线性分析功能5.1 NASTRAN非线性分析简介5.2 几何非线性分析 5.3 材料非线性分析 5.4 非线性边界(接触问题) 5.5 非线性瞬态分析 5.6 非线性单元 6 NASTRAN的热传导分析 6.1 NASTRAN热传导分析简介6.2 线性/非线性稳态热传导分析6.3 线性/非线性瞬态热传导分析6.4 相变分析 6.5 热控分析 6.6 空气动力弹性及颤振分析 6.7 流-固耦合分析 6.8 多级超单元分析 6.9 高级对称分析 7 设计灵敏度及优化分析 7.1NASTRAN的拓扑优化简介7.2 设计灵敏度分析 7.3 设计优化分析 7.4 拓扑优化分析 8 复合材料分析 9 P-单元及H、P、H-P自适应

10 NASTRAN的高级求解方法 11 NASTRAN的单元库 12 用户化开发工具DMAP语言 1 简介 2 MSC.Nastran的开发历史 3 MSC.NASTRAN的优势 3.1 极高的软件可靠性 3.2 优秀的软件品质 3.3 作为工业标准的输入/输出格式3.4 强大的软件功能 3.5 高度灵活的开放式结构 3.6 无限的解题能力 4 NASTRAN动力学分析功能 4.1 NASTRAN动力学分析简介4.2 正则模态分析 4.3 复特征值分析 4.4 瞬态响应分析(时间-历程分析) 4.5 随机振动分析 4.6 响应谱分析 4.7 频率响应分析 4.8 声学分析 5 NASTRAN的非线性分析功能5.1 NASTRAN非线性分析简介5.2 几何非线性分析 5.3 材料非线性分析 5.4 非线性边界(接触问题) 5.5 非线性瞬态分析 5.6 非线性单元 6 NASTRAN的热传导分析 6.1 NASTRAN热传导分析简介6.2 线性/非线性稳态热传导分析6.3 线性/非线性瞬态热传导分析6.4 相变分析 6.5 热控分析 6.6 空气动力弹性及颤振分析 6.7 流-固耦合分析 6.8 多级超单元分析 6.9 高级对称分析 7 设计灵敏度及优化分析 7.1NASTRAN的拓扑优化简介7.2 设计灵敏度分析 7.3 设计优化分析 7.4 拓扑优化分析 8 复合材料分析

nastran 操作实例

“机械工程有限元分析基础”本科生课程有限元分析软件MSC.NASTRAN2005r2ed 操作指南 南京航空航天大学 机电学院 设计工程系陈剑张保强郭勤涛 2007年11月

有限元结构静力与动态分析详细步骤南京航空航天大学机电学院设计工程系陈剑张保强郭勤涛 一、分析目的 有限元分析(FEA)是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真 实情况的数值近似。通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境 的无限个未知量。借助有限元分析软件进行结构静力与结构动力分析可以 节省大量的时间。通过本分析可以熟悉有限元软件patran与nastran的使 用。 二、分析内容 1、使用nastran进行一个悬臂梁的静力分析和动力分析 2、使用nastran进行直齿圆柱齿轮的静力分析 三、使用软件简单介绍 MSC.Patran作为一个优秀的前后之处理器，具有高度的集成能力和良好的适用性：自动有限元建模: MSC.Patran的新产品中不断增加了很多更灵活更方便的智能化工具, 同时提供了自动网格及工业界最先进的映射网格划分功能, 使用户快速完成他们想做的工作。同时也提供手动和其它有限元建模方法，一满足不同的需求。 分析的集成：MSC.Patran提供了众多的软件接口，将世界上大部分著名的不同类型分析软件和技术集于一体，为用户提供一个公共的环境。这样可以使用户不必担心不同软件之间的兼容问题，在其它软件中建立的模型，在MSC.Patran 中仍然可以正常使用，非常灵活。用户也能够根据多种类型的仿真结果对产品的整体设计给出正确的判断, 进行相应的改进，这就大大的提高了工作效率。 用户可自主开发新的功能：用户可将MSC.Patran作为自己的前后置处理器, 并利用其强大的PCL（Patran Command Language ）语言和编程函数库把自行开发的应用程序和功能及针对特殊要求开发的内容直接嵌入MSC.Patran的框架系统, 或单独使用或与其它系统联合使用。这样，MSC.Patran又成为用户二次开发的一个良好平台，可以为用户提供更强大和更专业的功能。 分析结果的可视化处理：MSC.Patran丰富的结果后处理功能可使用户直观的显示所有的分析结果,从而找出问题之所在，快速修改，为产品的开发赢得时

nastran -经验

MSC技术技巧：MSC Nastran大规模模型计算文档设置: 在特定的行业中，通常会需要对大规模的有限元模型进行分析计算，例如汽车的整车模型，船舶的整船模型等等。OMSC Nastran大规模模型计算文档设置MSC Nastran大规模模型计算文档设置一、简述在特定的行业中，通常会需要对大规模的有限元模型进行分析计算，例如汽车的整车模型，船舶的整船模型等等，可能会涉及到10万量级的单元规模使得整体的计算自由度规模达到几十万甚至上百万，尤其是涉及到时发布者：MSC软件阅读:32马上阅读 k收起lMSC Nastran大规模模型计算文档设置MSC Nastran大规模模型计算文档设置MSC软件发布于2015年6月11日14:09 一、简述 在特定的行业中，通常会需要对大规模的有限元模型进行分析计算，例如汽车的整车模型，船舶的整船模型等等，可能会涉及到10万量级的单元规模使得整体的计算自由度规模达到几十万甚至上百万，尤其是涉及到时域或者频域的动力学分析时，其所输出的计算结果以及计算过程中所需的临时数据库文件的容量都需要比较大的数据存储容量，否则会导致数据溢出，计算非正常终止。 二、问题描述以及解决方法 1)BUFFSIZE 当Nastran输出的二进制计算结果文件为xdb格式时，通常需要设定BUFFSIZE的大小，BUFFSIZE是磁盘在存储数据时每一个缓冲区使用的字节的数量，其默认的大小为8192，在进行大规模数据输出时，其设置规模不够，不能将结果完全输出，其f06文件中相关错误提示内容为： *** SYSTEM FATAL MESSAGE 6062 (DBC) *** DIOMSG ERROR MESSAGE 6 FROM SUBROUTINE WRTLST OVERFLOW OF DICTIONARY PRIMARY INDEX FOR DATA BASE UNIT 1. 解决方法(一) 在输入文件(BDF文件)的FMS中添加： Nastran Buffsize = 32769 用以增大XDB文件的容量 解决方法(二) 在输入文件(BDF文件)的FMS中添加： ASSIGN DBC='XXX.xdb',RECL=32769 用以增大XDB文件的容量 2)Scratch DBset 容量不够用，数据溢出 通常对大规模模型进行分析计算时会遇到如下的错误提示： *** USER FATAL MESSAGE 1221(GALLOC) THE PARTITION OF THE SCRATCH DBSET USED FOR DMAP-SCRATCH DATABLOCKS IS FULL. USER INFORMATION: THE DMAP SCRATCH PARTITION WILL NOT SPILL INTO THE 300-SCRATCH PARTITION. USER ACTION: 1. SET NASTRAN SYSTEM(151)=1, OR 2. INCREASE THE NUMBER OF MEMBERS, AND/OR THEIR MAXIMUM SIZE, FOR THE SCRATCH DBSET ON-THE "INIT" STATEMENT. 该错误是由于计算时的临时数据库文件SCRATCH DBset容量不能满足计算要求，导致数据溢出，需要扩展该数据库规模满足计算的需求。 解决方法： 在输入文件(BDF文件)的文件管理段(file management section,FMS)中添加 INIT SCRATCH LOGICAL=(SCRATCH(100GB))

从hypermesh到nastran——模态和瞬态动力学分析关键步骤设置

hypermesh——nastran——模态分析 。 模态分析关键步骤： 1. 创建一个load collector, card image选择EIGRL(LANCZOS方法)。然后edit V1 –V2为频率范围，ND为阶数及方程组解的个数。两者随意选择一个。 2. 创建loadstep，type为normal modes, method选中刚才创建的load collector。 3. 在control cards的sol选择nomal modes，, 如果想生成op2文件，把post也选上值为-1. 4. 导出成bdf文件，启动nastran进行分析。 瞬态动力学分析如果激励是力比较好作，如果是强迫位移，老版本的需要用大质量或大刚度法把位移转换成力的载荷。nastran 2001版以后可以直接加位移，关键步骤如下： 1. 定义随时间历程曲线，创建load collectors，card image为Tabled1 2. 创建瞬态相应的时间步长和时间，load collectors, card image为Tstep 3. 创建一个load collectors，card image为DAREA(如果是强迫位移不能用DAREA） 4. 创建一个load collectors，card image为Tload1, excited选择DAREA，TID选择TSTEP，注意TYPE的选择。 5. 创建一个subcase，类型选择直接瞬态分析，DLOAD和TSTEP选择刚才创建的两个相对应的load collectors 6. 导出成bdf文件，提交nastran进行分析。 如果是强迫位移，还要多两个卡，就是SPCD, LSEQ详细步骤跟以上差不多，只要把各个卡片弄懂了就很容易了。

MSC.NASTRAN的分析功能

MSC.NASTRAN的分析功能 作为世界CAE工业标准及最流行的大型通用结构有限元分析软件, MSC.NASTRAN的分析功能覆盖了绝大多数工程应用领域,并为用户提供了方便的模块化功能选项,MSC.NASTRAN的主要功能模块有:基本分析模块(含静力、模态、屈曲、热应力、流固耦合及数据库管理等)。动力学分析模块、热传导模块、非线性分析模块、设计灵敏度分析及优化模块、超单元分析模块、气动弹性分析模块、DMAP用户开发工具模块及高级对称分析模块。除模块化外, MSC.NASTRAN还按解题规模分成10,000节点到无限节点,用户引进时可根据自身的经费状况和功能需求灵活地选择不同的模块和不同的解题规模, 以最小的经济投入取得最大效益。MSC.NASTRAN及MSC的相关产品拥有统一的数据库管理,一旦用户需要可方便地进行模块或解题规模扩充, 不必有任何其它的担心。 MSC.NASTRAN以每年一个小版本, 每两年一个大版本的速度更新, 用户可不断获得当今CAE发展的最新技术用于其产品设计。目前MSC.NASTRAN的最新版本是1999年发布的V70.5版。新版本中无论在设计优化、P单元、热传导、非线性还是在数值算法、性能、文档手册等方面均有大幅度的改进或突出的新增功能。以下将就MSC.NASTRAN不同的分析方法、加载方式、数据类型或新增的一些功能做进一步的介绍: ⒈静力分析 静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段, 主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷(如集中/分布静力、温度载荷、强制位移、惯性力等)作用下的响应, 并得出所需的节点位移、节点力、约束(反)力、单元内力、单元应力和应变能等。该分析同时还提供结构的重量和重心数据。MSC.NASTRAN支持全范围的材料模式,包括: 均质各项同性材料,正交各项异性材料, 各项异性材料,随温度变化的材料。方便的载荷与工况组合单元上的点、线和面载荷、,热载荷、强迫位移,各种载荷的加权组合，在前后处理程序MSC.PA TRAN中定义时可把载荷直接施加于几何体上。 ⑴具有惯性释放的静力分析: 此分析考虑结构的惯性作用,可计算无约束自由结构在静力载. 荷和加速度作用下产生的准静态响应。 ⑵.非线性静力分析: 在静力分析中除线性外, MSC.NASTRAN还可处理一系列具有非线性属性的静力问题, 主要分为几何非线性, 材料非线性及考虑接触状态的非线性如塑性、蠕变、大变形、大应变和接触问题等(需非线性模块, 进一步信息见后有关部分)。 2. 屈曲分析 屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷,MSC.NA STRAN中屈曲分析包括: 线性屈曲和非线性屈曲分析。线弹性失稳分析又称特征值屈曲分析; 线性屈曲分析可以考虑固定的预载荷，也可使用惯性释放；非线性屈曲分析包括几何非线性失稳分析, 弹塑性失稳分析, 非线性后屈曲(Snap-through)分析。在算法上,MSC.NASTRAN采用先进的微分刚度概念, 考虑高阶应变-位移关系, 结合MSC.NASTRAN特征值抽取算法可精确地判别出相应的失稳临界点。该方法较其它有限元

P023-用MSC.Nastran进行流固耦合系统的动力学分析

用MSC.Nastran进行流固耦合系统的动力学分析 王安平刘兵山 中国科学院光电研究院北京 100190 摘要：本文用Nastran2005对一个流固耦合系统进行了模态分析，结合一个密闭的薄壁结构模型，给出了分析的一般过程和需要注意的 问题，也给出了该薄壁结构的模态频率、空腔系统的声学模态频率， 以及耦合系统中，结构和空腔的声学模态频率和振型的变化。 关键词：Nastran，流固耦合，声学 Modal Analysis Using MSC.Nastran for Coupled Fluid-Structure System WANG Anping, LIU Bingshan Academy of Opto-Electronics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100190 China Abstract：The paper introduced the modal analysis method for the coupled fluid-structure (CFS) system using MSC.Nastran2005. Combined the model of a sealed laminated structure, analytical approach and watchful items are presented. And making use of the MSC software, the structure modal analysis and the cavity acoustic modal analysis of the CFS system are simulated. Keywords: Nastran, Coupled fluid-structure, Acoustics 0 前言 流固耦合法广泛应用于声学和噪声控制领域，如发动机的噪声控制。对空腔结构(比如汽车车室、宇宙飞船船舱)进行流固耦合分析，可以知道耦合作用对系统模态的影响，可为研究耦合系统的声学特性提供可靠的理论和试验依据。 之前的文献中[1]，为得到流固耦合系统的计算模型，往往要对 .bdf文件进行复杂的手工修改，容易出错，且不方便。本文对一个空腔结构，用Patran2005建模，完成了流固耦合模态分析，过程简便，且不易出错。 1 建模 一个圆台形的密封薄壁空腔结构，上底面半径为0.3m，下底面半径为0.2m，壁厚为0.001m，上下底距离为0.7m，材料为铝合金。 用4结点体元划分空腔，空腔声学系统的模型如图1所示，单元尺寸约0.1m，含1637个体元；用3结点壳元划分薄壁结构，模型如图2所示，单元尺寸约0.05m，含1631个壳元。 Nastran在计算时，要求流体的单元尺寸要大于结构单元的尺寸，以保证流