中国汽车技术论坛_patran培训教材(有限元分析).doc

中国汽车技术论坛_patran培训教材(有限元分析).doc 目 录 第一章 Patran基础知识 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 第二章 悬臂梁的有限元建模与变形分析 ???????????????????????????????????????????? 12 第三章 受热载荷作用的薄板的有限元建模与温度场求解 ??????????????? 20 第四章 带孔平板的受力分析(平面) ???????????????????????????????????????????????? 23 第五章 厚壁圆筒的受内压作用时的应力分析 ??????????????????????????????????? 27 第六章 受压力载荷作用时板的受力分析 ???????????????????????????????????????????? 31 第七章 板的模态分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 34 第八章 板的瞬态响应分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????? 37 第九章 板的频率响应分析 ????????????????????????????????????????????????????????????????????? 40 第十章 提取车架中性面的模态分析 ???????????????????????????????????????????????????? 43 1 第一章 Patran基础知识 一(Patran的用户界面介绍 Patran具有良好的用户界面，清晰、简单、易于使用且方便记忆，其用户界面如图1-1所示。 图1-1 patran界面 按照各部分的功能，可将Patran界面划分为四个区域:菜单和工具栏区、操作面板区、图形编辑区、信息显示和命令行输入区。下面，就分别对这几个区域进行介绍。 1.菜单和工具栏区 如图1-2所示，patran的界面上有一行菜单，两行工具栏。 菜单栏工具栏 应用菜单按钮 图1-2 菜单工具栏 Patran的菜单是该软件的重要组成部分，使用菜单项，可以完成多设置和操作。本来，菜单与各种工具是配合使用的，两者是不能独立区分的。这里对菜单栏进行简单的介绍，一般情况下，Patran有九个主菜单项，如图1-2所示，文件 2 管理(File)菜单主要用于Patran数据库文件的打开/关闭，同时也用来从其他CAD系统输入模型;组(Group)菜单主要用于组的操作，作用类似CAD系统中的“层”;视窗管理(Viewport)菜单用于视窗设置;视图操作(Viewing)菜单用于图形显示设置，包括了工具栏中一些工具的功能;元素显示管理(Display)菜单用于设置各种元素的显示方式;参数设置(Preferences)菜单用于选择求解器，定制用户自己的环境等操作;工具选项(Tools)菜单中提供了许多非常有用的工具;在线帮助(Help)菜单为使用者提供在线帮助。 工具栏各工具功能见表一: 表一 Patran工具栏各工具功能列表 3 4 5 2.操作面板区，图形编辑区和信息显示和命令输入区 由工具按钮和菜单选项打开的各种面板一般都显示在patran界面的右侧，即操作面板区。 图形编辑区主要用来显示模型，用户可以在该区域用鼠标对模型进行操作。 Patran中的所有操作行为都会显示在信息显示窗口。例如，patran执行了那些PCL命令，系统进行了哪些设置，错误信息等都会在该区域显示出来。 图形编辑区 操作面板区 信息显示和命令输入区 图1-3 6 二(Patran中数据的输入方法 1.用鼠标从屏幕上拾取对象 用鼠标从屏幕上拾取对象主要是通过鼠标左建、右键和键盘的功能键“Ctrl”、“Shift”的协同操作来完成数据的输入。具体方法如下: 鼠标左键:选择一个对象，操作时，将鼠标移动到要选择的对象上，这时，可能被选取对象将会以颜色变化、高亮度显示、出现一个小圆圈等方式显示，以提示用户，当用户确认所选对象后，单击鼠标左键，则该对象会被选取，如果用户用左键连续选取两个个以上的对象，则只有最后一个被选中的对象有效(在选择对象前，应先用鼠标左键确认要接受输 入的数据输入文本框，下同)。 Shift+鼠标左键:选择多个对象，这种方法是以追加的方式进行的，操作时，按住Shift键，同时用鼠标左键选取所要选择的对象，则所选择的对象都会被选取。 用矩形框选择(鼠标左键):选择多个对象，操作时，在屏幕上按住鼠标左键，拖出一个矩形框来，则被矩形框所包围的合法对象都会被选中。这里所说的合法是指满足输入的要求，例如要求输入的是点对象，则被矩形框所包围的对象中只有点对象会被选中。 Ctrl+鼠标左键:用多边形框选取多个对象，类似于矩形框选择方法。操作时，按住Ctrl键，同时用鼠标左键在屏幕上选择若干点位置，则系统会将这点依次连线形成一个多边形框，则被包围在矩形框中的对象会被选中。这种方法适合于形状不规则的复杂模型。 鼠标右键:取消一个已选中对象。操作时，将鼠标移动到所要操作的对象上，单击右键，则先前已被选定的该对象将会被取消。该方法用于从已选对象组中剔除不合适的对象。 2.按语法从键盘直接输入 Patran中的所有对象元素都是有标号的，这样可以方便的区分对象，也可以有效地进行管理和操作，比如借助于标号进行选择输入。Patran中根据标号输入有一套完整的语法规定，用户可以按照这些规定方便的输入对象。下面，通过例子来加以说明。 2.1几何编号 关键字有point、curve、surface、solid。 点的输入:例如要输入一个点，可用键盘输入“point 8”(表示输入标号为8的点)，“point 3 7 9”(表示输入标号为3、7、9的点)，“point 3:7”(表示输入标号从3到7的点)，“point 5:18:2”(表示输入标号从5开始到18结束，间隔为2的点，即输入标号为5、7、9、11??17的点)，“curve 3.2”(输入标号为3的曲线的第2个点)，“surface 7.2.2”(输入标号为7的曲面的第2条边的第2个点)，“solid 5.3.2.1”(输入标号为5的实体的第3个曲面的第2条边的第1个点)等。 线的输入:要输入曲线(直线)，可用键盘直接输入“curve 3”(输入标号为3的曲线)，“surface 3.1”(输入标号为3的曲面的第1条边)，“solid 7.2.2”(输入标号为7的实体的第2个曲面的第2条边)等。 曲面的输入:可直接键入“surface 7”(输入标号为7的区面)，“solid 5.1”(输入标号为5的实体的第1个曲面)等。 实体的输入也类似于上边点线面的输入方法，可参照进行。 2.2 FEM编号 7 关键字有node、element(可简写为ele) 节点的输入:类似于几何点的输入，只是关键字不同，如“node 3”，“node 1 7 11”，“node 3:10”，“node 1:18:3”等。 单元的输入:例如“element 3”，“element 3:9”，“element 3:9:2”，“element 3,7 12:18”(表示输入标号为3、7、12、13、14??18的单元)等。 2.3 直接输入点的坐标 Patran中用方括号“[ ]”来表示坐标，坐标各分量之间可以用逗号“,”、斜杠“/”或空格隔开，可以使用绝对坐标，也可以使用相对坐标，下面就以例子来说明。如“[0,7,8]”，“[3.1/-17.5/19]”，“[0.3 18.29 -17.0]”，“[yp7 yn8 0.3]”(表示该点的x坐标与标号为7点的y坐标相同，y坐标与标号为8的节点的y坐标相同，z坐标是0.3)等。 2.4 直接输入矢量 Patran中用尖括号“< >”来表示矢量，类似于几何点的输入，各分量之间可以用“,”、斜杠“/”或空格隔开，如“<7 0 5>”。 三(Patran建模和分析的一般 MSC.Patran建模和分析的一般流程如图1-4所示: 设置材料特性及单元特性 读入几何模型或创建几何模型 设置分析参数 选择分析求解器 提交分析 划分有限元网格 显示分析结果(后置处理) 施加约束及载荷边界条件 图1-4 Patran分析流程图 四(一个典型工程问题的分析过程 为了使读者对Patran和Nastran的使用有一个初步的了解，下面给出一个典型工程问题的例子，这个例子包括了分析过程的几个:在输入几何模型、有限元网格模型、材料定义、单元属性定义、边界条件的定义、提交分析、结果显示。 此例是发动机活塞的有限元分析，其目的是检验该活塞的结构强度。活塞顶 11E,2.1，10p,0.3部受到向下的均布载荷为10MPa，材料弹性模量，泊松比,。 a 8 10MPa 图1-5 1(新建一个数据库文件，【File】 1)选择菜单【File】?New，文件名?输入文件名piston, 单击 。Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural，单击 。 2(导入CAD几何模型 选择菜单【File】?Import，Object?Model, Source?Parasolid xmt， 选择piston.x_t，单击 ，单击 。 3(划分有限元网格， 划分网格:Action?Create，Object?Mesh，Type?Solid， Elem Shape?Tet，Mesher?Tetmesh，Topology?Tet10，Input List?Solid 1，选中Automatic Calculation，单击 。 4(施加边界条件， 1)施加固定约束:Action?Create，Object?Displacement，Type?Nodal，New Set Name?dis，单击 ，Translations?<0 0 0 >，Rotations?<0 0 0>，单击 ，单击 ，选中Geometry，Select Geometry Entities?Solid 1.3 1.8，单击 ，单击 ，单击 。 2)施加均布载荷:Action?Create，Object?Pressure，Type?Element Uniform，New Set Name?Pre，Target Element Type t?3D，单击 , Pressure?1.0e7，单击 ，单击 ，选中Geometry，Select Solid Faces?Solid 1.32，单击 ，单击 ，单击 。 5(定义材料属性， 定义材料:Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?steel，单击 ，Constitutive Model?Linear Elastic， 9 Elastic Modulus?2.1e11，Poisson Ratio?0.3，单击 ，单击 。 6(定义单元属性， 1)定义单元属性:Action?Create，Object?3D，Type?Solid，Property Set Name?pro，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation，单击 ， Material Name?Steel(在Material Property Sets中选择)，单击 ，Select Members?Solid 1，单击 ，单击 。 7(进行分析， 1)进行分析:Action?Analyze，Object?Entire Model，Method?Analysis Deck，Job Name?piston，单击 ，Solution Type?LINEAR STATIC，单击 ，apply。打开NASTRAN，选择piston.bdf，单击 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities，Select Result File，文件名?piston.xdb，单击 ，单击 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 1)显示应力云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases? Select Fringe Result?Stress Tensor，Quantity?von Default,A1: Static Subcase， Mises，单击 。此时，活塞模型的von Mises弯曲应力云纹图就显示出来，如图1-6所示。 图1-6 2)显示位移变形图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default,A1: Static Subcase，Select Deformation Result?Displacements Translational，Quantity?Magnitude，单击 。此时，活塞模型的位移变 10 形图就显示出来，如图1-7所示。 图1-7 11 第二章 悬臂梁的有限元建模与变形分析 一(一维单元 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?beam-1D, 。Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2(创建几何模型， 1)创建几何点:Action?Create，Object ?Point，Method ?XYZ，Point 1?[0 0 0]，去掉Auto Execute， ，Point 2?[10 0 0] ， 。(注:Auto Execute和 不要同时选中，本文后面均未选中Auto Execute) 2)创建曲线:Action?Create，Object?Curve，Method?Point，Option?2 Point，Curve 1，Starting Point List?point 1，Ending Point List?point 2， 。 3(划分有限元网格， Mesh Seed，Type?Uniform，Number 1)建立网格种子:Action?Create，Object? of Element，Number?40，Curve List?Curve 1， 。 Create，Object?Mesh，Type?Curve，Topology?Bar2，2)划分网格:Action? Curve List?Curve 1, 。 4(施加边界条件， 1)施加固定约束:Action?Create，Object?Displacement，Type?Nodal，New Set Name?dis1， ，Translations?<0 0 0 >，Rotations?<0 0 0>， ， ，选中FEM，Select Nodes?Node 1， ， ， 。 2)施加均布载荷:Action?Create，Object?CID Distributed Load，Type?Element Uniform，New Set Name?CID 1，Target Element Type t?1D，Input Data ,Distr Force?<0 -1.0e5 0>， ， ，选中FEM，Select 1D Elements?Elm 1:40， ， 。 5(定义材料属性， 定义材料:Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?steel， ，Constitutive Model?Linear Elastic，Elastic Modulus?2.1e11，Poisson Ratio?0.3， ， 。 6(定义单元属性， 定义单元属性:Action?Create，Object?1D，Type?Beam，Property Set Name?pro1，Option(s) ?General Section、Standard Formulation， ，单击Create Section，Action?Create，Object ?Standard Shape，Method ?NASTRAN Standard，Section Name?rect，单击【>】,选择，W?0.05，H?1， ，Material Name?Steel(在Material Property Sets中选择)，Bar Orientation?<0，1，0>， ，Select Members?Curve 1， 12 ， 。 7(进行分析， 1)进行分析:Action?Analyze，Object?Entire Model，Method?Analysis Deck，Job Name?beam-1D，单击 ，Solution Type?LINEAR STATIC ， ， 。打开NASTRAN，选择beam-1D.bdf， 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?beam-1D.xdb， ， 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 1)显示应力云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default Static Subcase，Select Fringe Result?Bar Stresses，Bending，Quantity?von Mises 。此时，有限元模型的von Mises弯曲应力云纹图就显示出来，如， 图2-1所示。 图2-1 2)显示位移云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default Static Subcase，Select Deformation Result?Displacements Translational，Quantity?Magnitude， 。此时，有限元模型的位移变形图就显示出来， 13 如图2-2所示。 图2-2 二(2维单元 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?beam-2D， 。Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2(创建几何模型， 1)创建几何点:Action?Create，Object ?Point，Method ?XYZ，Point 1?[0 0 0]，apply，Point 2?[10 0 0] ，Point 3?[0 1 0]，apply，Point 4?[10 1 0] ， 。 2)创建曲线:Action?Create，Object?Curve，Method?Point，Option?2 Point，Curve 1，Starting Point List?point 1，Ending Point List?point 2， ，Curve 2，Starting Point List?point 3，Ending Point List?point 4， 。 3)创建曲面:Action?Create，Object?Surface，Method?Curve，Option?2 Curve， Surface 1，Starting Curve List?Curve 1，Ending Curve List?Curve 2， 。 3(划分有限元网格， 1)建立网格种子:Action?Create，Object?Mesh Seed，Type?Uniform，Number of Element，Number?40，Auto Execute，Curve List?Curve 1， ，Number of Element，Number?2，Auto Execute，Curve List?Surface1.3， 。 2)划分网格:Action?Create，Object?Mesh，Type?Surface， Elem Shape?Quad，Mesher?Isomesh，Topology?Quad8，Surface List?Surface 1， 。 14 4(施加边界条件， 1)施加固定约束:Action?Create，Object?Displacement，Type?Nodal，New Set Name?dis2， ，Translations?<0 0 0 >，Rotations?<0 0 0>， ， ，Geometry，Select Geometry Entities?Surface 1.1， ， ， 。 2)施加均布载荷:Action?Create，Object?CID Distributed Load，Type?Element Uniform，New Set Name?CID 2，Target Element Type?2D， ,Surf Distr Force?<0 -1.0e5 0>， ， ，Geometry，Select Surfaces or Edges?Surface 1.2， ， ， 。 5(定义材料属性， 定义材料:Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?steel， ，Constitutive Model?Linear Elastic，Elastic Modulus?2.1e11，Poisson Ratio?0.3， ， 。 6(定义单元属性， Create，Object?2D，Type?shell，Property Set Name1)定义单元属性:Action? ?pro，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation， ，Material Name?Steel(在Material Property Sets中选择)，Thickness?0.05， ，Select Members?Surface 1， ， 。 7(进行分析， 1)进行分析:Action?Analyze，Object?Entire Model，Method?Analysis Deck，Job Name?beam-2D，单击 ，Solution Type?LINEAR STATIC ， ， 。打开NASTRAN，选择beam-2D.bdf， 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?beam-2D.xdb， ， 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 1)显示应力云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default Static Subcase，Select Fringe Result?Stress Tensor，Quantity?von Mises， 。此时，2D模型的von Mises弯曲应力云纹图就显示出来，如图2-3所示。 15 图2-3 2)显示位移变形图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default Static Subcase，Select Deformation Result?Displacements Translational，Quantity?Magnitude， 。此时，2D模型的位移变形图就显示出来，如 -4所示。 图2 图2-4 三(3D单元 16 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?beam-3D, 。Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2(创建几何模型， 1)创建几何点:Action?Create，Object ?Point，Method ?XYZ，Point 1?[0 0 0] ，Point 2?[10 0 0]， ，Point 3?[0 1 0]， ，Point ， 4?[10 1 0]， 。 2)创建曲线:Action?Create，Object?Curve，Method?Point，Option?2 Point，Curve 1，Starting Point List?point 1，Ending Point List?point 2， ，Curve 2，Starting Point List?point 3，Ending Point List?point 4， 。 3)创建曲面:Action?Create，Object?Surface，Method?Curve，Option?2 Curve， Surface 1，Starting Curve List?Curve 1，Ending Curve List?Curve 2， 。 4)创建实体:Action?Create，Object?Solid，Method?Extrude，Solid Type ，Translation Vector?<0 0 0.05>，Surface List?Surface 1， 。 3(划分有限元网格， Mesh Seed，Type?Uniform，Number 1)建立网格种子:Action?Create，Object? of Element，Number?40，Curve List?Solid 1.4.3， ，Number of Element， 5，Curve List?Solid 1.1.2， ，Number of Element，Number?1， Number? Curve List?Solid 1.1.3， 。 2)划分网格:Action?Create，Object?Mesh，Type?Solid， Elem Shape?Hex，Mesher?Isomesh，Topology?Hex8，Solid List?Solid 1， 。 4(施加边界条件， 1)施加固定约束:Action?Create，Object?Displacement，Type?Nodal，New Set Name?dis3， ，Translations?<0 0 0 >，Rotations?<0 0 0>， ， ， FEM，Select?Node 1:452:41， ， ， 。 2)施加均布载荷:Action?Create，Object?CID Distributed Load，Type?Element Uniform，New Set Name?CID 3，Target Element Type?3， ,Distr Force?<0 -1.0e5 0>， ， ，Geometry，Select Solid Face?Solid 1.4， ， ， 。 5(定义材料属性， 定义材料:Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?steel， ，Constitutive Model?Linear Elastic，Elastic Modulus?2.1e11，Poisson Ratio?0.3， ， 。 6(定义单元属性， 定义单元属性:Action?Create，Object?3D，Type?Solid，Property Set Name?pro，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation， ，Material Name?steel(在Material Property Sets中选择)， ，Select 17 Members?Solid 1, , 。 7(进行分析， 1)进行分析:Action?Analyze，Object?Entire Model，Type?Analysis Deck，Job Name?beam-3D，单击 ，Solution Type?LINEAR STATIC， ， 。打开NASTRAN，选择beam-3D.bdf， 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?beam-3D.xdb， , 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 1)显示应力云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default Static Subcase，Select Fringe Result?Stress Tensor，Quantity?von Mises， 。此时，3D模型的von Mises弯曲应力云纹图就显示出来， -5所示。 如图2 图2-5 2)显示位移变形图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default Static Subcase，Select Deformation Result?Displacements Translational，Quantity?Magnitude， 。此时，3D模型的位移变形图就显示出来，如图2-6所示。 18 图 2-6 19 第三章 受热载荷作用的薄板的有限元建模与温度场求解 计算分析模型如图3-1所示: 左边界温度:500:C， 右边界温度:100:C， 上下两端和上下表面自由且绝热 尺寸: 高6米，宽2米，厚0.3米 热传导率:23.6 密度:7800 图3-1 受热载荷作用的薄板的计算分析模型 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?sheet，OK。Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Thermal， 。 2(创建几何模型， 1)创建几何点:Action?Create，Object ?Point，Method ?XYZ，Point 1?[0 0 0]， ，Point 2?[2 0 0]， ，Point 3?[0 6 0]， ，Point 4?[2 6 0] ， 。 2)创建曲线:Action?Create，Object?Curve，Method?Point，Option?2 Point，Curve 1，Starting Point List?point 1，Ending Point List?point 2， ，Curve 2，Starting Point List?point 3，Ending Point List?point 4， 。 3)创建曲面:Action?Create，Object?Surface，Method?Curve，Option?2 Curve， Surface 1，Starting Curve List?Curve 1，Ending Curve List?Curve 2， 。 3(划分有限元网格， 1)建立网格种子:Action?Create，Object?Mesh Seed，Type?Uniform，Number of Element，Number?2，Curve List?Curve 1， ，Number of Element，Number?20，Curve List?Surface 1.3， 。 2)划分网格:Action?Create，Object?Mesh，Type?Surface，Elem Shape?Quad，Mesher?Isomesh，Topology?Quad8，Surface List?Surface 1， 。 4(定义温度边界条件， 1)定义材料板的边界条件:Action?Create，Object?Temp，Type?Nodal，New Set Name?temp-1， ，Boundary temperature?500， ， ，Geometry Filter?Geometry，Select Geometry Entity? 20 Surface 1.1， ， ， ，New Set Name?temp-2 ， ，Boundary temperature?100 ， ， ， Geometry Filter?Geometry，Select Geometry Entity?Surface 1.3， ， ， 。 5(定义材料属性， 定义材料: Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?steel， ，Constitutive Model?Solid Properties，Thermal Conductivity?23.6，Density?7800， ， 。 6(定义单元属性， 1)定义单元属性:Action?Create，Object?2D，Type?shell，Property Set Name?pro，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation， ， Material Name?steel(在Material Property Sets中选择)，Thickness?0.3， ，Select Members?Surface 1， ， 。 7(进行分析， Entire Model，Method?Analysis Deck，1)进行分析:Action?Analyze，Object? Job Name?sheet，单击Solution Type，Solution Type?STEANDY STATIE ANALYSIS， ， 。打开NASTRAN，选择sheet.bdf， 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?sheet.xdb， ， 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 显示应力云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default „，Select Fringe Result?Temperatures， 。此时，薄板温度分布云纹图就显示出来，如图3-2所示。 21 图 3-2 薄板温度分布云纹图 22 第四章 带孔平板的受力分析(平面) 问题描述: 如图4-1所示，带有中心孔的平板一端固定，一端受均匀拉伸载荷100N/mm，已知几何尺寸和材料特性如下: 板的长宽:320×200mm;板的厚度:10mm;圆孔直径:50mm; 拉伸载荷100N/mm. 5,,0.3材料:弹性模量 ，泊松比 。 E,1.0，10 图4-1 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?flat-hole， 。Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2(创建几何模型， 几何模型如图4-2: 图4-2 23 1)创建曲线: 曲线1:Action?Create，Object ?Curve，Method ?2D ArcAngles，Curve 1，Radius?0.025，Start Angle?0，End Angle?45，Center Point List?[0 0 0]， ;曲线2:Curve 2，Start Angle?45，End Angle?90，Center Point List?[0 0 0]， ; 曲线3:Action?Create，Object ?Curve，Method ?Point，Option?2 Point，Curve 3，Starting Point List?point 3，Ending Point List?[0 0.055 0]， ; 曲线4:Curve 4，Starting Point List?point 4，Ending Point List?[0 0.1 0]， ; 曲线5:Curve 5，Starting Point List?point 5，Ending Point List?[0.055 0.1 0] ， ; 曲线6:Curve 6，Starting Point List?point 6，Ending Point List?[0.16 0.1 0] ， ; 曲线7:Curve 7，Starting Point List?point 7，Ending Point List?[0.16 0.055 0] ， ; 曲线8:Curve 8，Starting Point List?point 8，Ending Point List?[0.16 0 0]， ; :Curve 9，Starting Point List?point 9，Ending Point List?[0.055 0 0] 曲线9 ， ; 曲线10:Curve 10，Starting Point List?point 10，Ending Point List?point 1 ; ， 曲线11:Curve 11，Starting Point List?point 4，Ending Point List?[0.055 0.055 0] ， ; 曲线12:Curve 12，Starting Point List?point 11，Ending Point List?point 6 ， ; 曲线13:Curve 13，Starting Point List?point 11，Ending Point List?point 8 ， ; 曲线14:Curve 14，Starting Point List?point 11，Ending Point List?point 10 ， ; 曲线15:Curve 15，Starting Point List?point 11，Ending Point List?point 2 ， 。 2)创建曲面:Action?Create，Object?Surface，Method?Trimmed，Option?Surface， Surface 1，去除Delete Outer Loop，Outer Loop List?Curve 11 3 2 15 ， ，Surface 2，Outer Loop List?Curve 15 14 10 1， ，Action?Create，Object?Surface，Method?Curve，Surface 3，Option?2 Curve，Starting Curve List?Curve 13，Ending Curve List?Curve 9， ，Surface 4，Option?2 Curve，Starting Curve List?Curve 13，Ending Curve List?Curve 6， ，Surface 5，Option?2 Curve，Starting Curve List?Curve 12，Ending Curve List?Curve 4， 。 3(划分有限元网格， 1)划分网格:Action?Create，Object?Mesh，Type?Surface， Elem Shape?Quad，Mesher?Isomesh，Topology?Quad4，Surface List?Surface 1:5， 。 2)检验模型:Action?Verify，Object?Elements，Test?Boundaries， 。 24 3)删除多余节点:Action?Equivalence，Object?All，Method?Tolerance Cube ， 。 4(施加边界条件， Displacement，Type?Nodal，New Set 1)施加固定约束:Action?Create，Object? Name?lx， ，Translations?<0, , >，Rotations?< ,0,0>， ， ，FEM，Select Surfaces Nodes?Node 1:5 140:142， ， ， ，New Set Name?ly ， ，Translations?< ,0 , >，Rotations?<0, ,0>， ， ，FEM，Select Surfaces Nodes?Node 46:50 84:90， ， ， ，New Set Name?l， ，Translations?< , , 0>，Rotations?<, , >， ， ，FEM，Select Surfaces Nodes?Node 50， ， ， 。 2)施加均布载荷:Action?Create，Object?CID Distributed Load，Type?Element Uniform，New Set Name?CID，Target Element Type?2D， ,Distr Force?<100 0 0>， ， ，Geometry， ， ， 。 Select Surfaces or Edges?Surface 3:4.3， 5(定义材料属性， 定义材料:Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?steel， ，Constitutive Model?Linear Elastic，Elastic Modulus?1.0e5，Poisson Ratio?0.3， ， 。 6(定义单元属性， 1)定义单元属性:Action?Create，Object?2D，Type?shell，Property Set Name?steel，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation， ， Material Name?Steel(在Material Property Sets中选择)，Thickness?0.01，OK，Select Members?Elm 1:93， ， 。 7(进行分析， 1)进行分析:Action?Analyze，Object?Entire Model，Method?Analysis Deck，Job Name?flat-hole，单击 ，Solution Type?LINEAR STATIC ， ， 。打开NASTRAN，选择flat-hole.bdf， 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?flat-hole.xdb， ， 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 1)显示应力云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default Static Subcase，Select Fringe Result?Stress Tensor，Quantity?von Mises 25 ， 。此时，带孔平板模型的von Mises弯曲应力云纹图就显示出来，如图4-3所示。 图4-3 Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?2)显示位移变形图:Action? Default Static Subcase，Select Deformation Result?Displacements Translational，Quantity?Magnitude， 。此时，带孔平板模型的位移变形图就显示出来，如图4-4所示。 图4-4 26 第五章 厚壁圆筒的受内压作用时的应力分析 分析一个轴向受到约束的承受内压作用的厚壁圆筒，材料是弹性-理想塑性，并服从Von.Mises屈服条件。将高度的厚壁圆筒作为分析对象，本例中采用三维模型进行模拟，取其中1/12(30?)建立有限元模型。模型的几何尺寸和材料参数如图5-1。 几何尺寸: 内径a,10mm，外径b,20mm 高h,5mm 材料参数: 弹性模量E,8.667e4MPa ,泊松比,0.3 ,屈服极限,17.32MPas 载荷: 内压力为12.5MPa 图5-1 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?tube， 。Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2(创建几何模型， 1)创建曲线: 曲线1:Action?Create，Object ?Curve，Method ?2D ArcAngles，Curve 1，Radius?10，Start Angle?0，End Angle?30，Center Point List?[0 0 0]， ; 曲线2:Curve 2，Radius?20，Start Angle?0，End Angle?30，Center Point List ?[0 0 0]， ; 2)创建曲面: Action?Create，Object?Surface，Method?Curve， Surface 1，Option?2 Curve，Starting Curve List?Curve 1，Ending Curve List?Curve 2 ， 。 3)创建实体:Action?Create，Object?Solid，Method?Extrude，Solid Type ，Translation Vector?<0 0 5>，Surface List?Surface 1， 。 4)创建圆柱坐标系:Action?Create，Object?Coord，Method?3Point，Type?Cylindrical，Origin?[0 0 0]，Point On Axis?[0 0 1]，Point On Plane 1-3?[1 0 0] ， 。 3(划分有限元网格， 27 1)建立网格种子:Action?Create，Object?Mesh Seed，Type?Uniform，Number of Element，Number?20，Curve List?Solid 1.3.3， ，Number of Element，Number?8，Curve List?Solid 1.2.2， ，Number of Element，Number?6，Curve List?Solid 1.2.1， 。 2)划分网格:Action?Create，Object?Mesh，Type?Solid， Elem Shape?Hex，Mesher?Isomesh，Topology?Hex 8，Node Coordinate Frames，Analysis Coordinate Frames?Coord 1， ，Input List?Solid 1， 。 3)检验模型:Action?Verify，Object?Elements，Test?Boundaries， 。 4)删除多余节点:Action?Equivalence，Object?All，Method?Tolerance Cube ， 。 4(施加边界条件， 1)施加固定约束:Action?Create，Object?Displacement，Type?Nodal，New Set Name?lz， ，Translations?<, , 0>，Analysis Coordinate Frame?Coord 1， ， ，Geometry，Select Geometry Entities?Solid 1.5 1.6， ， ， ，New Set Name?lt， ，Translations?<,0，>， Coord 1， ， ，Analysis Coordinate Frame? Geometry，Select Geometry Entities?Solid 1.3 1.4， ， ， 。 Create，Object?Pressure，Type?Element Uniform，New 2)施加内压力:Action? Set Name?p，Target Element Type t?3D， ， Pressure?12.5， ， ，Geometry，Select Solid Faces?Solid 1.1， ， ， 。 5(定义材料属性， 定义材料:Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?m1， ，Constitutive Model?Linear Elastic，Elastic Modulus?8.667e4，Poisson Ratio?0.3， ， ， ，Constitutive Model?Elastoplastic，Nonlinear Date Input?Hardening Slope，Hardening Slope =0，Yield Point=17.32， ， 。 6(定义单元属性， 定义单元属性:Action?Create，Object?3D，Type?Solid，Property Set Name?pro，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation， ，Material Name?ml(在Material Property Sets中选择)，OK，Select Members?Solid 1， ， 。 7(进行分析， 1)进行分析:Action?Analyze，Object?Entire Model，Method?Analysis Deck，Job Name?tube，单击 ，Solution Type?NONLINEAR STATIC，OK，单击Subcases，Available Subcases选择Default，Subcase Options ， ，From type? ，Intermediate Output Option: 28 ? ， ， ， 。打开NASTRAN，选择tube.bdf ， 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?flat- tube.xdb， ， 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 1)显示60%载荷的载荷步的位移云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default，A1:Non-linear:60%of Load，Select Fringe Result?Stress Tensor，Quantity?von Mises，Select Deformation Result?Displacements Translational，Quantity?Magnitude， 。如图5-2所示。 图5-2 2)显示100%载荷的载荷步的位移云纹图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default，A1:Non-linear:100%of Load，Select Fringe Result?Stress Tensor，Quantity?von Mises，Select Deformation Result?Displacements Translational，Quantity?Magnitude， 。如图5-3所示。 29 图5-3 30 第六章 受压力载荷作用时板的受力分析 模型描述: 本节以一平板为例，分析板在均匀载荷作用下的变形情况。如图6-1所示,该平板左，右两端固支，板长1.2m，宽0.6m，板厚为0.01m，在其上表面作用 2102一个值为2000/m的均匀载荷。所有材料的杨氏模量E为7.0×10N/m，泊松比μ为0.33。 0.6 1.2 图6-1 长方形平板的几何模型 1.新建一个数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?flat， 。Tolerance?Default，Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2.创建几何模型， 1)创建几何点:Action?Create, Object, Method?XYZ, Point 1?[0 0 0], ,此时可单击Show labels按钮来显示几何点，Point 2?[1.2 0 0]， 。 Show Label 2)创建曲线:Action?Create, Object?Curve, Method?Point, Option?2 Point, Curve 1, Starting Point List?point 1, Ending Point List?point 2, 。 3)创建曲面:Action?Create, Object?Surface, Method?Extrude, Translation Vector?<0 0.6 0>, Curve List?Curve 1， 。 3.划分有限元网格， 1)建立网格种子:Action?Create, Object?Mesh Seed, Type?Uniform, Number of Element, Number?12，Curve List?Curve 1, ，Number?6，Curve List 31 ?Surface 1.3， 。 2)划分网格:Action?Create, Object?Mesh, Type?Surface, Elem Sharp?Quad, Mesher?IsoMesh, Topology?Quad4, Surface List?Surface 1, 。 3)检验模型:Action?Verify, Object?Elements, Test?Boundaries， 。 4)删除多余节点:Action?Equivalence, Object?All, Method?Tolerance Cube ， 。 4.设立边界条件及施加载荷， 1)设定边界条件:Action?Create, Object?Displacement, Type?Node, New Set Name?d1, ，Translations?<0 0 0>, Rotations?<0 0 0>, 。单击 , Geometry Filter?FEM, Select Nodes?Node 1:79:13, ，Select Nodes?Node 13:91:13, , , 。 2)施加均布载荷:Action?Create, Object?Pressure, Type?Element Uniform, New Set Name?p1, Target Element Type?2D, , Top Surf Pressure? 2000, , 单击 , Geometry Filer?FEM, Select 2D Element or Edges?Elm1:72, ， ， 。 5.定义材料属性， 定义材料:Action?Create, Object?Isotropic, Method?Manual Input, Material Name?m1， ，Constitutive Model?Linear Elastic, Elastic Modulus?7.0e10, Poisson Ration?0.33， ， 。 6定义单元属性， 定义单元属性:Action?Create, Object?2D, Type?Shell, Property Set Name?p1, Option?Homogeneous, Standard Formulation, 单击 , Material Name?m:m1(在Material Property Sets列表框中选择)，Thickness?0.01, OK, Select Members?Surface 1， ， 。 7(进行分析， 进行分析:Action?Analyze, Object?Entire Model，Method?Analysis Deck，Job Name?flat，单击 ，Solution Type?LINEAR STATIC， ， 。打开NASTRAN，选择flat.bdf， 。此时，Patran会将模型 提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运 算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?flat.xdb， ， 。 这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 8(后处理， 1) 显示位移变形图:Action?Create, Object?Quick Plot, Select Result Cases? SC1:Default, A1: Static Subcases, Quantity?Magnitude, Select Deformation Result ?Displacements Translational， 。此时，平板模型的位移变形图就显示 出来，如图6-2所示。 32 3)显示应力图:Action?Create, Object?Quick Plot, Select Result Cases?SC1:Default, A1:Static Subcase, Select Fringe Result?Stress Tensor, Bending, Quantity?von Mises, 。此时，平板模型的应力云纹图就显示出来，如图6-3所示。 图6-2 图6-3 33 第七章 板的模态分析 模型描述 (1) 用Lanczons法计算一个长方形平板的前10阶固有频率和振型。 (2) 长方形的有限元网格及几何尺寸如图7-1所示。 (3) 创建输入文件的必要参数如表7-1所示。 2 5 图7-1 长方形板的有限元网格及几何尺寸 表7-1 创建输入文件的必要参数 长度(a) 5 in 宽度(b) 2 in 厚度 0.100 in 3 容量 0.282 lb/in 2质量对重量的转换因子 2.59e-3 s/in 2 弹性模量 30.0e6 lb/in 泊松比 0.3 1.创建一个新的数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?flat-mode， 。Tolerance?Default，Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2.创建几何模型， Create?Surface?XYZ，Vector Coordinates List?<5 2 0>，Origin Coordinates List ?[0 0 0]， 。 3.创建有限元模型， Create?Mesh?Surface，Elem Sharp?Quad，Mesher?IsoMesh，Surface List? Surface 1，关闭Automatic Calculation选项，Value?0.5， 。 34 4.创建模型的边界条件， Create?Displacement?Nodal, New Set Name?constraint， ，Translations?<0 0 0>，Rotations?<0, 0, >， ， ，Geometry Filter?FEM，Select Node?Node1:45:11， ， ， 。 5创建材料， Create?Isotropic?Manual Input, Material Name?mat_1， ，Elastic Modulus?3E7，Poisson Ratio?0.3, Density?0.282， ， 。 6创建单元属性， Create?2D?Shell, Property Set Name?prop_1， ，单击材料名输入框后边的图标，在弹出的材料列表窗口中选择mat_1，Thickness?0.1 ， ，Select Members中选择Surface 1， ， 。 7提交到Nastran中进行分析， 1)设置分析类型及参数:Analysis?Entire Model?Analysis Deck， ，Solution Type?NORMAL MODES， ，Wt-Mass Conversion，0.00259， ， 。 2)设置分析工况的参数，并提交分析(接上一步): ，Available Subcases?Default， ，Extraction Method?Lanczons，Number of Desired Roots ?10，Normalization Method?Mass， ， ，打开Nastran，打开flat-mode.bdf文件， 。 Access Results?Attach XDB?Result Entities， ，选择文件flat-mode.xdb， ， 。 9 查看结果， Create?Quick Plot，Select Result Cases?Default, Al:Mode 1:Freq.=133.17，Select Fringe Result?Eigenvector, Translational， 。此时，平板结构的一阶模态云纹变形图如图7-2所示。如果要看其他阶的模态，只要选择相应的结果即可，各阶模态相应结果如图7-3所示。 图 7-2 1阶模态结果 35 图7-3 2-10阶模态结果 36 第八章 板的瞬态响应分析 模型描述: (1) 用直接方法分析在板的模态分析实例中建立的长方形平板模型的瞬 态响应，可得出激励是随时间变化的结论。 (2) 板的整个表面受1psi压力载荷的激励作用，变化频率为250HZ。 (3) 在板顶端的角上作用有50lb集中载荷，此载荷只在0.008s时间段内 变化。 (4) 结构阻尼g=0.06，将此阻尼转化为在250Hz下的等价黏性阻尼。 (5) 在0.04s时间段进行分析。 (6) 平板的有限元模型及压力载荷和边界约束如图8-1所示。 在整个表面加1psi的压力 50.00 图8-1 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?flat-instan， 。Tolerance?Default，Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2.从板的模态分析实例中导入模型flat-mode.db 【File】?Import，Source?MSC.Pantran DB, 选择flat-instan.db, Apply, 当Pantran数据文件输入的信息摘要出现时，单击 。 3.创建场， 1)为压力载荷创建一个非空间场:Create?Non Spatial?Tabular Input, Field Name ?pressure, Active Independent Variables?Time(t), 单击 , ，Map Function to Table, PCL Expression f(`t) ?sind(250*360*`t), Start Time?0, End Time?0.008, Number of Points?20, , , 。 37 2)为集中力载荷创建一个非空间场:Field Name?force, Active Independent Variables?Time(t), 单击 ,单击 , PCL Expression f(`t) ?-sind(250*360*`t), Start Time?0, End Time?0.008, Number of Points?20， ， ， 。 4.创建一个随时间变化的载荷工况， Action?Create, Load Cases Name?direct_transient, Type?Time Dependent, 单击 Assign/Prioritize Loads/BCs, Select Individual Loads/BCs?Displ_constraint , , 。 5.创建载荷， 1)创建一个随时间变化的集中力载荷:Create?Force?Nodal, New Set Name? 50lb, , Force?<0 0 50>, Time/Freq. Dependent Fields? force, , , Geometry Filter?FEM, Select Nodes?Node 11， ， ， 。 2)创建一个随时间变化的压力载荷:Create?Pressure?Element Uniform, New Set Name?pressure, Target Element Type?2D, , Top Surf Pressure? Pressure, ， -1, Time/Freq. Dependent Fields? , Geometry Filter?FEM, Select 2D Elements or Edges?Elm 1:40， ， ， 。 6.提交到Nastran中进行分析， 1)设置分析类型及其参数 Analyze?Entire Model?Analysis Deck, ，Solution Type? NORMAL MODES，Formulation?Direct, ，Wt-Mass Conversion?0.00259，Struct. Damping Coeff中输入0.06，W3, Damping Factor? 1570， ， 。 2)设置分析工况的参数(接上一步 ) , Available Subcases?direct_transient, , 单击DEFINE TIME STEPS按钮，Delta-T?0.0004(单击Delta-T下面的表格， 光标将移动到上边的输入框，输入0.0004，然后回车)， ， ， ， 。 3)单击Subcase Select, Subcases For Solution Sequence:109?direct_transient, direct_transient将移到Subcases Selected:中，Subcases Selected:?Default, Default将移到Subcases For Solution Sequence:109中， ， ， ,打开Nastran,打开flat-instan.bdf文件， 。 4)将模型与结果文件相连 Access Results/Attach XDB/Result Entities, 单击 , 选择 flat-instan.xdb， ， 。 7(查看结果 创建节点位移随时间变化的XY曲线图:Create?Graph?Y vs X, 单击 direct_transient, 0 of 101 Subcases, Filter Method?Global Variable, 单击Filter , , , Select Y Result?Displacements, Translational, 38 Quantity?Z Component, 单击Target Entities, Target Entity?Nodes, Select Nodes?Node 55, 。此时，平板模型的瞬态响应就显示出来，如图8-2所示。 图8-2 XY曲线图 39 第九章 板的频率响应分析 模型描述 (1) 本例用直接方法，分析在“板的模态分析”实例中建立的长方形平板 的频率响应，施加在模型上的激励是随频率变化的。 (2) 在板顶端的角上作用一单位载荷。 (3) 频率步长为20Hz，频率范围从20Hz至1000Hz。 (4) 结构阻尼g=0.06。 (5) 平板的有限元模型及压力载荷和边界约束如图9-1所示。 1.00 图9-1 平板的有限元模型及压力载荷和边界约束 1.创建一个新的数据库文件【File】 1)【File】?New，文件名?flat-freq， 。Tolerance?Default，Analysis Code?MSC.Nastran，Analysis Type?Structural， 。 2.从“板的模态分析”实例中导入模型flat-mode.db 【File】?Import，Source?MSC.Pantran DB, 选择flat-mode.db, , 当Pantran数据文件输入的信息摘要出现时，单击 。 3.为集中力载荷创建一个非空间场， Create?Non Spatial?Tabular Input, Field Name?frequency_depend_load, Action Independent Variables?Frequency(f), 单击 ，输入表中所示的参数， ， 。 40 4.创建一个随时间/频率变化的载荷工况， Action?Create, Load Cases Name?direct_freq_response, Type?Time Dependent, 单击Assign/Prioritize Loads/BCs, Select Individual Load/BCs?Displ_constraint , ， 。 5.创建一个随频率变化的集中力载荷， Create?Force?Nodal, New Set Name?unit_load, 单击Input Data, Force?<0 0 1>, 将光标放在Time/Freq. Dependence下面的输入框中，在Time/Freq. Dependent Fields?frequency_depend_load， ， ，Geometry Filter?FEM, Select Nodes?Node 11， ， ， 。 6.提交到Nastran中进行分析， 1)设置分析类型及其参数 Analyze?Entire Model?Analysis Deck， ，Solution Type? FREQUENCY RESPONSE，Formulation?Direct, ，Wt-Mass Conversion?0.00259，Struct. Damping Coeff中输入0.06， ， ， 。 2)设置分析工况的参数(接上一步 ) 单击Subcases, Available Subcases?direct_freq_response, 单击Subcase Parameters, 单击DEFINE FREQUENCIES按钮，Start Freq. ?20, End Freq. ?1000, No.Incr. ?49(输入方法:单击要输入的位置，光标移动到上面的数据框，输入数据后， 41 回车即可)， ， ， ， 。 3)选择分析工况(接上一步) Subcases For Solution Sequence: 108?direct_freq_response, direct_freq_response将移到Subcases Selected:中，Subcases Selected:?Default，Default将移到Subcases For Solution Sequence:108中， ， ， ,打开Nastran,打开flat-freq.bdf文件。 4)模型与结果文件相连 Access Results/Attach XDB/Result Entities, , 选择flat-freq.xdb， ， 。 7.查看结果(Results) 1)为创建XY曲线图选择结果 Create?Graph?Y vs X, Select Result Case(s) ?direct_freq_response, 0 of 50 subcases, Filter Method?Global Variable, Filter, , 。 2)为创建XY曲线图选择节点(接上一步) Select Y Result?Displacements, Translational, Quantity?Z Component, 单击Target Entities, Target Entity?Nodes, Select Nodes?Node 11。 3)为创建XY曲线图设置坐标轴(接上一步) 单击Display Attribute, Y Axis Scale?Log, 单击Plot Option，Complex No.as?Magnitude, 。此时，平板模型的瞬态响应就显示出来，如图9-2所示。 图9-2 XY曲线图 42 第十章 提取车架中性面的模态分析 问题描述 图10-1所示为stp格式的实体。这个练习是通过在实体中面处创建中性面，然后这些中性面用2D的四边形网格划分，基于这个2D网格，可以建立一个完整的分析模型，进行分析。 1400mm 4500mm 图10-1 几何尺寸和材料参数如下: 3弹性模量E=2.1e5MPa，泊松比μ=0.3，密度D=7.8e6 T/mm，车架高100mm，纵梁厚度为3mm，横梁厚度为2mm。 1(新建一数据库文件，【File】 1)【File】?New，文件名?car-farme，Tolerance?Based on Model，Analysis Code?MSC.Nastran， Analysis Type?Structural， 。 2(导入CAD几何模型 【File】?Import，选择car-frame.stp， ， 。点击 改变视图。 3(中性面创建组，Group/Create Action?Create，Method?Select Entity，New Group Name?car-farme，选中Make Current， ， 。 4(从实体中创建中性面， Action?Create，Object?Surface，Method?Midsurface，Max.Thickness?4，Surface List?Solid 1，选中Automatic Calculation， 。 5(仅显示含有中性面的组，Group/Post Select Groups to Post?car-farme， ， 。 6(划分有限元网格， 1)划分网格:Action?Create，Object?Mesh，Type?Surface， Elem Shape?Quad，Mesher?Paver，Topology?Quad4，Surface List?Surface 1:16， Automatic 43 Calculation，Value?1.51856， 。 2)检验模型:Action?Verify，Object?Elements，Test?Boundaries， 。 3)删除多余节点:Action?Equivalence，Object?All，Method?Tolerance Cube ， 。 7(定义材料属性， 定义材料:Action?Create，Object?Isotropic，Method?Manual Input，Material Name?mat， ，Constitutive Model?Linear Elastic，Elastic Modulus?2.1e5，Poisson Ratio?0.3，Density?7.8e9， ， 。 8(定义单元属性， 1)定义单元属性:Action?Create，Object?2D，Type?Shell，Property Set Name?pro1，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation， ，Material Name?mat(在Material Property Sets中选择)，Thickness?0.11811 ， ，Select Members?Surface 1:3 5:7 9:11 13:15， ， ，Property Set Name?pro2，Option(s) ?Homogeneous、Standard Formulation ， ，Material Name?mat(在Material Property Sets中选择)， 0.07874， ，Select Members?Surface 4:16:4， Thickness? ， 。 9(进行分析， 1)进行分析:Action?Analyze，Object?Entire Model，Type?Analysis Deck，Job Name?car-farme， ，Solution Type?NORMAL MODES ， ， 。打开NASTRAN，选择car-farme.bdf， 。此时，Patran会将模型提交Nastran运算，会弹出一个DOS形式的窗口，显示Nastran的运行情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。 2)读入分析结果:Action?Access Results，Object?Attach XDB，Method?Result Entities， ，文件名?car-farme.xdb， ， 。这一步骤，是将Nastran的分析结果读入到Patran中来，这样才可以进行后处理。 10(后处理， 1)显示模态云纹图(以第一阶模态为例):Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default，A1:Mode 1:Freq.=1.2053e-10，Select Fringe Result?Eigenvectors, Translational，Quantity?Magnitude， 。此时，车架的一阶模态云纹图就显示出来，如图10-2所示。 44 图10-2 2)显示位移变形图:Action?Create，Object?Quick Plot，Select Result Cases?Default,A1: Default，A1:Mode 1:Freq.= 1.2053e-10，Select Deformation Result?Eigenvectors, Translational， 。此时，车架的一阶模态变形图就显示出来，如图10-3所示。 图 10-3 45