msc.patrannastran有限分析程序系统简介

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1、8.4MSC.PATRAN/NASTRAN有限分析程序系统简介如上节所述，世界上有多种不同规模的结构有限元分析程序系统.每种系统有其各自的特点，更有着大量的共同的特征和相似性.创建于1963年的MSC公司，总部设在美国洛杉矶，是享誉全球最大的工程校验、有限元分析和计算机仿真预测应用软件（CAE）供应商，也是CAE领域内具有代表性的大型通用有限元程序系统MSC.NASTRAN的开发者.本节拟以MSC.NASTRAN和MSC.PATRAN软件系统为例，简述大型有限元分析软件和有限元前、后置处理软件的特点和功能.8.4.1MSC

2、.NASTRAN软件系统MSC.NASTRAN软件拥有上百万条源程序语句，可对结构进行各种静、动力分析、敏度分析和优化设计，覆盖了绝大多数工程应用领域.MSC.NASTRAN具有先进的计算结构技术，能够处理数百万个自由度的大型工程问题.每一种版本都要经过几千个例题的测试考证，具有极高的软件可靠性.其输入输出格式已经成为CAE领域的公认标准.MSC.NASTRAN为用户提供了方便的模块化功能选项，其主要功能模块有：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、

3、设计灵敏度分析及优化模块、气块弹性分析模块及高级对称分析模块.因此，MSC.NASTRAN可以解决各类结构的强度、刚度、屈曲、模态、动力学、非线性、（噪）声学、流体/结构耦合、气动弹性及结构优化等问题．通过MSC．NASTRAN的分析可确保各个零件及整个系统在最合理的环境下正常工作，获得最佳性能．此外，程序还提供了开放式用户开发环境，以满足用户的特殊要求．MSC.NASTRAN主要功能如下：(1)静力分析除通常的线性静力分析外，还具有惯性释放的静力问题和一?系列具有非线性属性的静力问题的分析功能．(2)屈曲分析线性和非线性

4、屈曲分析，主要有：线弹性失稳分析、弹塑性失稳分析、几何非线性失稳分析、非线性屈曲分析.(3)动力学分析结构动力学分析是MSC．NASTRAN的主要强项之一．其主要分析功能如：固有模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析、(噪)声学分析、随机响应分析、冲击谱分析等．(4)非线性分析非线性分析也是MS(3．NASTRAN的主要强项之一．除提供几何、材料、边界非线性外，还提供了具有非线性属性的各类分析

5、单元：如非线性阻尼、弹簧、三维接触单元等．并且拥有丰富的迭代和运算控制方法．(5)热传导分析基于一维、二维、三维热分析单元，M$C．NASTRAN可以解决包括热传导、对流、辐射、相变、热控系统在内所有的热传导现象，并真实地仿真各类边界条件，构造各种复杂的材料和几何模型、模拟热控系统，进行热-结构耦合分析．(6)空气动力弹性及颤振分析气动弹性分析功能主要包括：静态和动态气弹响应分析、颤振分析及气弹优化．(7)流-固耦合分析流-固耦合分析主要用于解决流体(含气体)与结构之间的相互作用效应．(8)多级超单元分析超单元法又称为子结

6、构法，它是把复杂的结构划分成许多结构进行分析，多级超单元分析是MS(3.NASTRAN的主要强项之一，适用于所有的分析类型，如线性静力分析、刚体静力分析、固有模态分析、几何和材料非线性分析等．(9)先进的对称分析针对结构的对称、反对称、轴对称或循环对称等不同的特点，MSC．NASTRAN提供了不同的算法，可大大压缩大型结构分析问题的规模，提高计算效率．(10)设计灵敏度及优化分析MSC．NASTRAN拥有强大、高效的设计优化能力，其优化过程由设计灵敏度分析及优化两大部分组成．设计变量包含形状和尺寸两大部分．优化过程时间短、

7、效率高、优化结果可靠．(11)层状复合材料分析MSC．NASTRAN拥有很强的复合材料分析功能，并有多种可应用的平面单元供用户选择．层内失效准则包括：Hill理论、Hoffman理论、Tsai-Wu理论和最大应变理论．MSC．NASTRAN的复合材料分析适用于所有的分析类型．(12)P单元及H、H-P自适应分析H法是有限元分析中经常使用的算法，它是通过不断自动加密细化高应力区的有限元网格来满足分析精度．P法是通过减少单元划分数量自动提高形函数的阶次来保证求解精度．在MSC．NASTRAN中，允许同一模型中H法与P法混合使用

8、(即H--P法)而不存在单元相容性问题，且求解速度快．这三种方法已引入到MSC．NASTRAN68版及其以后的版本中．8.4.2MSC．PATRAN软件系统MSC．PATRAN是MSC公司开发的著名的有限元前后置处理软件，它具有以下主要功能和特点：(1)开放的工程分析架构MSC．PATRAN不仅可以直接