MARC培训手册

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MARC

培训手册

目录

1． MARC程序介绍

1．1 MARC程序结构特点

1．2 MARC安装后的有关目录

1．3 MARC程序手册的组成

1．4 MARC的文件系统

1．5 MARC软件运行

1．6 运行MARC所需的Job文件的数据构成2．弹塑性分析

2.1理论概要

2.2选项的使用方法

2.3应力分析的控制

2.3.1 增量步迭代算法

2.3.2 迭代求解控制（CONTROL选项）

3．热传导分析

3.1理论概要

3.2自动步长控制

3.3选项的使用方法

4．热应力分析

4.1理论概要

4.2自动步长控制

4.3选项的使用方法

5．实例分析

5.1弹塑性分析

5.2热传导分析

热传导分析的输入数据与结果

5.3热应力分析

热应力分析的输入数据与结果

附录

Ⅰ有限单元法的基本步骤

Ⅱ单元的使用方法及数值积分

Ⅲ求解器

Ⅳ内存分配和空间需求

Ⅴ重起动与后处理

Ⅵ用TYING实现节点自由度间的线性约束

ⅦSingularity Ratio（奇异比）

1.MARC程序介绍

MARC Analysis Research Corporation（简称MARC）始创于1967年，总部设在美国加州的Palo Alto，是全球第一家非线性有限元软件公司。创始人是美国著名布朗大学应用力学系教授，有限元分析的先驱Pedro Marcel。MARC 公司在创立之初便独具慧眼，瞄准非线性分析这一未来分析发展的必然，致力于非线性有限元技术的研究、非线性有限元软件的开发、销售和售后服务。对于学术研究机构，MARC公司的一贯宗旨是提供高水准的CAE 分析软件及其超强灵活的二次开发环境，支持大学和研究机构完成前沿课题研究。对于广阔的工业领域，MARC软件提供先进的虚拟产品加工过程和运行过程的仿真功能，帮助市场决策者和工程设计人员进行产品优化和设计，解决从简单到复杂的工程应用问题。经过三十余年的不懈努力，MARC 软件得到学术界和工业界的大力推崇和广泛应用，建立了它在全球非线性有限元软件行业的领导者地位。

MARC公司的主要产品之一是通用的有限元分析软件MARC/MENTA。包括前后处理界面MENTAT和求解器MARC。可从下图了解MARC与MNETAT之间的数据传输关系：

MARC与MENTAT之间可分可合。MENTAT可以自动生成MARC分析计算所需的模型数据文件（.dat）。MARC分析后所生成的结果文件即为后处理文件（.t19或.t16），可由M ENTAT读入后进行数据结果的图形显示。

本培训资料主要是从求解器分析的角度，介绍MARC的基本使用方法。

1．1 MARC程序结构特点

MARC是基于位移法的有限元程序，在非线性方面具有强大的功能。程序按模块化编程，工作空间可根据计算机内存大小自动进行调整。用户如果对精度要求较高，可选用双精度进行运算。当单元数、节点数太多，内存不能满足需要时，程序能够自动利用硬盘空间进行分析。在分析过程中，利用网格自适应和重划分技术，能够变更单元的划分和节点数目。MARC对于非线性问题采用增量解法，在各增量步内对非线性代数方程组进行迭代以满足收敛判定条件。根据具体分析的问题可采用不同的分析方法，如对于弹塑性分析和大位移分析可采用切线刚度法，对于蠕变分析或热应力分析可采用初应变法。

单元刚度矩阵采用数值积分法生成。连续体单元及梁、板、壳单元的面内区域采用高斯积分法，而梁、板、壳单元厚度方向则采用任意奇数个点的Simpson积分法。应变－位移函数根据高斯点来评价。程序计算、存贮单元所有积分点或单元中心点的应力、应变、温度等。总刚矩阵，总质量矩阵等采用轮廓或稀疏存贮法存贮。

输入数据可借助于Mentat界面生成，由用户填卡也可生成。输入数据文件由四部分组成，其中分析功能的指示由参数选项组确定，分析模型的内容由模型定义选项组确定，增量步数据由历程定义选项组确定，图形输出由绘图定义选项组确定。

MARC程序拥有许多对用户开放的子程序即用户子程序，用户可以根据各自需要用FORT RAN语言编制用户子程序，实现对输入数据的修改、材料本构关系的定义、载荷条件、边界条件、约束条件的变更，甚至扩展MARC程序的功能。

MARC程序拥有以下4个库

单元库λ

功能库λ

分析库λ

材料库λ

用MARC软件分析的每一个实际问题，都采用了这四种库的一种以上的元素。用户根据各种具体的结构分析进行适当的选择，下面简单介绍一下这四个库。

单元库

MARC的单元库提供了近150种单元，除了少部分单元外，其它单元均可用于线性和非线性分析，分析中单元数和单元类型可自由选择，不同类型单元可组合使用，如连接出现不协调，可用MARC提供的多种标准连接约束来保证单元间的一致性。四边形单元可以退化成三角形单元，六面体单元可以退化成五面、四面体单元。

MARC单元库的主要单元包括：

三维杆单元λ

接触/摩擦单元λ

定方向接触

定距离接触

用拉格朗日乘子引入接触/摩擦约束条件

弯管单元λ

考虑载面变形的弯管

轴对称壳单元λ

直线单元

曲线单元

任意加载的3节点曲线单元

梁单元λ

二维直线单元、曲线单元

三维直线单元、曲线单元

二维Timoshyenko曲梁单元

三维薄壁闭载面单元

三维薄壁开载面单元

壳梁组合、加固构件

考虑载面翘曲和扭转的薄壁开口梁单元

平面应力单元λ

3节点、4节点、8节点等参单元

平面应变单元λ

3节点、4节点、8节点等参单元

6节点、9节点半无限单元

轴称实体元λ

3节点、4节点、8节点等参单元

考虑扭转的4节点单元

任意加载8节点单元

广义平面应变单元λ

4（＋2）节点、8（＋2）节点等参单元

对于相对位移、相对转动采用附加自由度考虑弯曲的轴对称单元

考虑弯曲的轴对称单元λ

4节点、8节点单元

接触/摩擦单元

三维薄膜元λ

4节点、8节点等参单元

平板单元λ

3节点、4节点、8节点单元