PATRAN 2010 与NASTRAN 2010 有限元分析从入门到精通2025|PDF|Epub|mobi|kindle电子书版本百度云盘下载

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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2

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6

1.3 Nastran软件功能介绍7

1.3.1静力分析7

1.3.2屈曲分析7

1.3.3动力学分析7

1.3.4热分析8

1.3.5空气动力弹性及颤振分析8

1.3.6流固耦合分析9

1.3.7多级超单元分析9

1.3.8高级对称分析10

1.3.9设计灵敏度及优化分析10

1.3.10转子动力学特性分析11

1.3.11概率有限元分析11

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12

1.3.14多种求解方法12

1.3.15用户化开发工具DAMP语言12

第2章 Patran建模和Nastran分析过程13

2.1有限元分析简介13

2.2 Patran建模和Nastran分析流程14

2.2.1 Patran 2010的用户界面介绍14

2.2.2 Patran建模和Nastran分析的一般流程19

2.2.3 Patran和Nastran的主要相关文件20

2.2.4单位制介绍21

2.3实例入门——支撑结构受力变形分析22

2.3.1前处理22

2.3.2提交分析25

2.3.3后处理26

第3章 创建几何模型28

3.1直接创建几何模型28

3.1.1创建点28

3.1.2创建曲线33

3.1.3创建曲面42

3.1.4创建三维实体49

3.1.5创建坐标系52

3.1.6创建平面54

3.1.7创建矢量56

3.2转化创建几何模型56

3.3 Patran的输入输出接口60

3.3.1 Patran输入接口60

3.3.2 Patran输出接口62

3.4编辑几何模型63

3.4.1编辑点63

3.4.2编辑曲线64

3.4.3编辑曲面65

3.4.4编辑实体69

3.5其他几何操作70

3.5.1删除功能71

3.5.2信息显示71

3.5.3检查几何模型71

3.5.4关联72

3.5.5反关联72

3.5.6重新标号72

3.6应用实例72

3.6.1圆顶凸台建模实例73

3.6.2叉架建模实例75

3.7托架线性静力分析全程实例——建模82

3.7.1创建数据库模型83

3.7.2创建二维平面图83

3.7.3创建三维实体85

3.7.4创建切割实体模型86

3.7.5创建底部圆孔87

3.7.6打印痕88

第4章 划分有限元网格90

4.1单元库简介90

4.2直接创建有限元网格（Create）92

4.2.1网格生成器的分类92

4.2.2几何协调性和有限元协调性94

4.2.3自动生成网格（mesh）94

4.2.4手动生成网格94

4.2.5创建多点约束（MPC）95

4.3转化创建有限元网格95

4.3.1移动、旋转和镜像创建节点/单元96

4.3.2拉伸、滑动创建单元97

4.4修改有限元网格模型97

4.4.1修改网格（mesh）97

4.4.2修改单元98

4.4.3修改梁/杆、三角形、四边形、四面体单元99

4.4.4修改节点99

4.4.5修改网格种子100

4.5检查有限元网格100

4.5.1有限元网格检查（Verify）100

4.5.2检查三角形单元的质量101

4.5.3检查四边形单元的质量101

4.5.4检查四面体单元的质量102

4.5.5检查五面体单元的质量102

4.5.6检查六面体单元的质量102

4.5.7检查节点103

4.5.8检查中间节点103

4.5.9检查超级单元103

4.6基于有限元网格模型的其他操作103

4.6.1重新标号103

4.6.2联结（Associate）104

4.6.3解除联结（Disassociate）104

4.6.4优化（Optimize）104

4.6.5显示信息105

4.6.6删除有限元元素（Delete）105

4.7创建有限元网格实例105

4.7.1卷簧网格划分实例105

4.7.2支架网格划分实例108

4.7.3连杆网格划分实例110

4.8托架线性静力分析全程实例——网格划分112

第5章 材料属性113

5.1概述113

5.2创建材料模型115

5.2.1材料模型的分类115

5.2.2创建材料模型的方法117

5.3显示材料模型117

5.4工程实例118

5.4.1各向同性材料模型实例118

5.4.2九层复合材料模型实例119

5.4.3温度相关材料模型实例121

5.5托架线性静力分析全程实例——定义材料本构关系122

第6章 单元属性123

6.1概述123

6.2创建单元属性124

6.2.1 0D单元属性124

6.2.2 1 D单元属性125

6.2.3 2D单元属性130

6.2.4 3D单元属性132

6.3梁的显示133

6.4显示检查单元属性134

6.5托架线性静力分析全程实例——定义单元属性134

第7章 工况及边界条件136

7.1概述136

7.2载荷/边界条件的创建、显示、修改、删除137

7.2.1创建载荷/边界条件的步骤139

7.2.2显示、检查边界条件140

7.2.3修改、删除边界条件140

7.3应用实例140

7.3.1创建平板位移边界条件实例141

7.3.2创建径向载荷实例142

7.3.3施加变化的载荷实例143

7.4托架线性静力分析全程实例——定义边界条件144

7.4.1定义位移边界条件144

7.4.2定义载荷边界条件145

第8章 分析控制147

8.1概述147

8.2设定分析环境并提交计算148

8.2.1转换参数设置148

8.2.2分析类型的设置149

8.2.3 Subcases的定义150

8.2.4 Subcase Select151

8.3读取分析结果151

8.3.1读取分析结果151

8.3.2将计算结果与Patran相关联152

8.4优化分析152

8.4.1问题描述153

8.4.2创建设计变量153

8.4.3创建目标函数154

8.4.4创建约束条件154

8.4.5分析设置155

8.4.6分析求解156

8.5托架线性静力分析全程实例——提交分析作业156

第9章 结果后处理157

9.1概述157

9.2后处理的一般步骤158

9.3分析结果快速显示158

9.4显示变形图161

9.5显示云图162

9.6图形符号显示163

9.7创建X-Y坐标曲线163

9.8生成报告165

9.9其他操作167

9.10托架线性静力分析全程实例——结果后处理168

第10章Patran和Nastran基本使用实例171

10.1活塞受压分析实例171

10.1.1问题描述171

10.1.2创建数据库模型并导入模型171

10.1.3网格划分173

10.1.4定义材料本构关系174

10.1.5定义单元属性174

10.1.6定义位移边界条件176

10.1.7定义压力载荷边界条件177

10.1.8提交分析作业177

10.1.9查看结果178

10.2组和列表定义实例180

10.2.1创建数据库模型180

10.2.2创建几何模型181

10.2.3网格划分182

10.2.4定义材料本构关系184

10.2.5定义表185

10.2.6定义单元属性186

10.2.7定义温度边界条件187

10.2.8定义厚度场集合188

10.2.9定义温度场集合190

10.2.10定义组190

10.3基于二维壳单元的梁分析实例191

10.3.1创建数据库模型192

10.3.2创建几何模型192

10.3.3网格划分193

10.3.4定义载荷194

10.3.5定义位移边界条件195

10.3.6定义材料本构关系196

10.3.7定义单元属性196

10.3.8提交分析作业197

10.3.9查看结果198

10.4基于一维梁单元的梁分析实例199

10.4.1创建数据库模型200

10.4.2创建网格模型200

10.4.3定义位移边界条件201

10.4.4定义载荷边界条件202

10.4.5定义材料203

10.4.6定义单元属性204

10.4.7提交分析作业206

10.4.8查看结果206

第11章 静力学分析209

11.1弹性力学的基本方程和变分原理209

11.1.1弹性力学基本方程的矩阵形式209

11.1.2弹性力学基本方程的张量形式212

11.2平板受力分析213

11.2.1创建一个数据文件213

11.2.2创建几何模型213

11.2.3划分有限元网格214

11.2.4设置边界条件及施加载荷214

11.2.5定义材料属性215

11.2.6定义单元属性216

11.2.7进行分析216

11.2.8查看分析结果217

11.3铰接析架的受力分析217

11.3.1创建一个数据文件218

11.3.2划分有限元网格218

11.3.3设置边界条件及施加载荷220

11.3.4定义材料属性223

11.3.5定义单元属性224

11.3.6分析模型224

11.3.7查看分析结果225

11.4厚壁圆筒静力分析225

11.4.1建立一个数据文件226

11.4.2创建厚壁圆筒的一个纵截面226

11.4.3旋转截面生成三维实体226

11.4.4删除临时创建的截面227

11.4.5划分网格227

11.4.6定义材料属性228

11.4.7定义单元属性228

11.4.8施加边界条件，对各截面的法向位移进行约束229

11.4.9施加压强230

11.4.10分析模型231

11.4.11查看分析结果231

11.5箱体的静力分析实例231

11.5.1创建数据库模型232

11.5.2创建新组232

11.5.3抽取中面232

11.5.4几何清理232

11.5.5删除多余的面234

11.5.6自由网格划分234

11.5.7定义载荷边界条件235

11.5.8定义位移边界条件236

11.5.9定义材料本构关系238

11.5.10定义单元属性238

11.5.11提交分析作业239

11.5.12结果后处理239

11.6面与加强筋模型241

11.6.1创建数据库模型241

11.6.2创建几何模型241

11.6.3网格划分245

11.6.4定义载荷边界条件247

11.6.5定义位移边界条件249

11.6.6定义材料本构关系250

11.6.7定义单元属性251

11.6.8提交分析作业254

11.6.9结果后处理254

11.7装配体网格划分和模型分析256

11.7.1创建数据库模型256

11.7.2创建几何模型256

11.7.3自由网格划分258

11.7.4定义位移边界条件260

11.7.5定义载荷边界条件262

11.7.6定义材料本构关系262

11.7.7定义单元属性263

11.7.8提交分析作业264

11.7.9结果后处理264

11.8手柄静力分析实例264

11.8.1创建数据库模型265

11.8.2创建新组265

11.8.3创建新几何实体266

11.8.4分割几何实体266

11.8.5创建新几何实体270

11.8.6创建局部坐标系与网格划分272

11.8.7定义压力边界条件274

11.8.8定义位移边界条件275

11.8.9定义材料本构关系276

11.8.10定义单元属性277

11.8.11提交分析作业277

11.8.12结果后处理278

12章 屈曲分析281

12.1屈曲分析的步骤281

12.2薄壁圆筒屈曲分析281

12.2.1创建一个数据文件282

12.2.2创建几何模型282

12.2.3划分有限元网格282

12.2.4设置边界条件及载荷283

12.2.5定义材料属性283

12.2.6定义单元属性284

12.2.7进行分析284

12.2.8查看分析结果284

12.3板屈曲分析实例286

12.3.1创建数据库模型287

12.3.2创建几何与网格模型287

12.3.3定义材料本构关系288

12.3.4定义单元属性288

12.3.5定义位移边界条件289

12.3.6定义载荷边界条件290

12.3.7提交分析作业291

12.3.8结果后处理292

第13章 模态分析294

13.1模态分析及其步骤294

13.2翼板的模态分析294

13.2.1建立模型的文件名295

13.2.2建立模型295

13.2.3划分有限元网格295

13.2.4设置边界条件296

13.2.5定义材料属性296

13.2.6定义单元属性296

13.2.7进行分析296

13.2.8查看分析结果297

13.3有预应力竖板的模态分析297

13.3.1创建一个数据文件298

13.3.2创建几何模型298

13.3.3划分有限元网格299

13.3.4设置边界条件及载荷299

13.3.5定义材料属性301

13.3.6定义单元属性301

13.3.7进行分析302

13.3.8查看分析结果303

13.4塔模态分析实例304

13.4.1创建数据库模型304

13.4.2分析求解设置305

13.4.3结果后处理306

13.5柔性地基的塔模态分析实例308

13.5.1创建数据库模型308

13.5.2建立柔性地基308

13.5.3定义单元属性310

13.5.4分析求解设置310

13.5.5结果后处理312

13.6含预应力的平板模态分析313

13.6.1创建数据库模型313

13.6.2创建几何与网格模型314

13.6.3边界条件定义314

13.6.4定义材料本构关系317

13.6.5定义单元属性317

13.6.6分析求解设置318

13.6.7结果后处理320

第14章 瞬态响应分析322

14.1瞬态响应分析及其步骤322

14.2车灯瞬态响应分析322

14.2.1新建一个数据文件322

14.2.2读入数据文件323

14.2.3定义工况324

14.2.4创建载荷场324

14.2.5设置边界条件和施加载荷325

14.2.6定义材料属性326

14.2.7分析求解326

14.2.8结果后处理328

14.3汽车车身的瞬态响应分析328

14.3.1创建数据库模型329

14.3.2创建瞬态分析表329

14.3.3创建动态工况330

14.3.4边界条件定义331

14.3.5分析求解设置333

14.3.6结果后处理336

第15章 频率响应分析339

15.1频率响应分析及其步骤339

15.2悬臂梁频率响应分析339

15.2.1创建一个数据文件340

15.2.2创建几何模型340

15.2.3划分有限元网格341

15.2.4创建工况341

15.2.5定义场341

15.2.6设置边界条件及载荷341

15.2.7定义材料属性342

15.2.8进行分析342

15.2.9查看分析结果344

15.2.10使用模态分析法求解344

15.3汽车车身的频率响应分析345

15.3.1创建数据库模型346

15.3.2建立MPC单元346

15.3.3建立动态工况348

15.3.4建立频响表348

15.3.5定义载荷边界条件349

15.3.6分析求解设置349

15.3.7结果后处理352

第16章随机响应分析355

16.1随机响应分析及其步骤355

16.2平板随机响应分析356

16.2.1创建一个数据文件356

16.2.2导入数据模型356

16.2.3创建有限元模型356

16.2.4设置随频率变化的单位载荷358

16.2.5创建载荷工况358

16.2.6定义材料属性358

16.2.7定义单元属性359

16.2.8创建载荷及修改边界条件359

16.2.9进行分析361

16.2.10随机响应分析363

16.2.11创建节点的PSD响应的XY曲线图364

16.3卫星的随机振动分析366

16.3.1创建数据库模型367

16.3.2创建频响分析表367

16.3.3创建动态工况368

16.3.4定义强迫加速度368

16.3.5设置频响分析370

16.3.6定义随机响应表373

16.3.7随机响应分析373

第17章 非线性分析377

17.1非线性分析概述377

17.2弹塑性分析实例378

17.2.1创建一个数据文件378

17.2.2创建几何模型378

17.2.3划分有限元网格380

17.2.4设置边界条件及施加载荷380

17.2.5定义材料属性382

17.2.6定义单元属性383

17.2.7进行分析383

17.2.8查看分析结果383

17.3圆管变形分析384

17.3.1创建一个数据文件385

17.3.2创建几何模型385

17.3.3创建pipe的有限元模型386

17.3.4定义材料属性388

17.3.5定义单元属性389

17.3.6设置边界条件及施加载荷389

17.3.7进行分析390

17.3.8查看分析结果392

17.4金属样件拉伸的材料非线性实例393

17.4.1创建数据库模型393

17.4.2创建几何与网格模型393

17.4.3定义材料本构关系394

17.4.4定义单元属性396

17.4.5定义位移边界条件398

17.4.6提交分析作业399

17.4.7结果后处理400

17.5橡胶压缩实例402

17.5.1创建橡胶密封圈模型402

17.5.2定义材料本构关系405

17.5.3定义单元属性406

17.5.4定义位移边界条件406

17.5.5定义接触体407

17.5.6设置分析参数并提交分析409

17.5.7结果后处理410

17.6三维接触分析412

17.6.1创建数据库模型412

17.6.2创建几何与网格模型413

17.6.3定义材料本构关系414

17.6.4定义单元属性415

17.6.5定义位移边界条件416

17.6.6定义接触体417

17.6.7定义载荷工况419

17.6.8设置分析参数并提交分析419

17.6.9.结果后处理422

第18章 结构拓扑优化423

18.1拓扑优化概述423

18.2 MBB梁拓扑优化实例425

18.2.1创建分析模型425

18.2.2创建拓扑优化模型425

18.2.3拓扑优化的后处理428

18.3含制造约束的短悬臂梁拓扑优化实例430

18.3.1创建分析模型430

18.3.2创建拓扑优化模型431

18.3.3拓扑优化的后处理432

18.3.4定义拉伸方向的制造约束432

18.3.5定义平面对称的制造约束434

18.4连杆的拓扑优化实例434

18.4.1创建分析模型435

18.4.2创建拓扑优化模型435

第19章 热传导分析438

19.1热分析基础438

19.1.1热分析简介438

19.1.2热分析的类型439

19.2空间热辐射分析实例439

19.2.1创建一个数据文件440

19.2.2创建几何模型440

19.2.3划分有限元网格441

19.2.4设置边界条件及施加载荷441

19.2.5定义材料属性443

19.2.6进行分析443

19.2.7查看分析结果443

19.3自由对流热分析实例445

19.3.1创建一个数据文件445

19.3.2创建几何模型445

19.3.3划分有限元网格446

19.3.4定义材料属性447

19.3.5创建边界条件及载荷448

19.3.6进行热分析448

19.3.7查看分析结果448

19.4双金属片热应力分析实例449

19.4.1创建一个数据文件449

19.4.2创建几何模型450

19.4.3划分有限元网格451

19.4.4定义热材料属性451

19.4.5定义温度边界条件452

19.4.6进行热分析453

19.4.7查看分析结果453

19.4.8定义空间场453

19.4.9更改分析类型454

19.4.10定义结构分析的材料属性454

19.4.11定义结构分析的单元属性455

19.4.12创建结构分析工况455

19.4.13设置结构分析边界条件及载荷455

19.4.14进行结构分析455

19.4.15查看分析结果456

19.5方向热载荷作用下的热应力分析实例457

19.5.1创建一个数据文件457

19.5.2创建几何模型457

19.5.3划分有限元网格459

19.5.4定义材料属性459

19.5.5定义单元属性459

19.5.6创建边界条件及载荷460

19.5.7进行热分析461

19.5.8查看分析结果461

19.5.9创建空间场462

19.5.10更改分析类型462

19.5.11定义结构分析的材料属性462

19.5.12定义结构分析单元属性463

19.5.13创建结构分析工况463

19.5.14设置结构分析边界条件及载荷463

19.5.15进行结构分析463

19.5.16查看分析结果464

19.6稳态热传导分析实例465

19.6.1创建数据库模型465

19.6.2定义材料表465

19.6.3定义材料本构关系466

19.6.4定义单元属性466

19.6.5建立温度边界条件468

19.6.6提交分析作业470

19.6.7查看结果470

19.7瞬态热传导分析实例471

19.7.1创建数据库模型472

19.7.2创建几何模型472

19.7.3网格划分472

19.7.4定义材料本构关系474

19.7.5定义单元属性474

19.7.6创建瞬态分析表475

19.7.7创建瞬态工况476

19.7.8建立温度边界条件477

19.7.9提交分析作业479

19.7.10查看结果480

参考文献482