Patran2014与Nastran2014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3

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7

1.3 Nastran软件功能介绍7

1.3.1 静力分析8

1.3.2 屈曲分析8

1.3.3 动力学分析8

1.3.4 热分析8

1.3.5 空气动力弹性及颤振分析9

1.3.6 流固耦合分析10

1.3.7 多级超单元分析10

1.3.8 高级对称分析11

1.3.9 设计灵敏度及优化分析11

1.3.10 转子动力学特性分析12

1.3.11 概率有限元分析12

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13

1.3.14 多种求解方法13

1.3.15 用户化开发工具DAMP语言13

第2章 Patran建模和Nastran分析过程14

2.1 有限元分析简介14

2.2 Patran建模和Nastran分析流程15

2.2.1 Patran 2014的用户界面介绍15

2.2.2 Patran建模和Nastran分析的一般流程20

2.2.3 Patran和Nastran的主要相关文件21

2.2.4 单位制介绍22

2.3 实例入门——支撑结构受力变形分析23

2.3.1 前处理24

2.3.2 提交分析27

2.3.3 后处理28

第3章 创建几何模型30

3.1 直接创建几何模型30

3.1.1 创建点30

3.1.2 创建曲线35

3.1.3 创建曲面43

3.1.4 创建三维实体51

3.1.5 创建坐标系54

3.1.6 创建平面56

3.1.7 创建矢量58

3.2 转化创建几何模型58

3.3 Patran的输入输出接口63

3.3.1 Patran输入接口63

3.3.2 Patran输出接口64

3.4 编辑几何模型65

3.4.1 编辑点65

3.4.2 编辑曲线66

3.4.3 编辑曲面68

3.4.4 编辑实体72

3.5 其他几何操作73

3.5.1 删除功能73

3.5.2 信息显示73

3.5.3 检查几何模型74

3.5.4 关联75

3.5.5 反关联75

3.5.6 重新标号75

3.6 应用实例75

3.6.1 圆顶凸台建模实例75

3.6.2 叉架建模实例78

3.7 托架线性静力分析全程实例——建模85

3.7.1 创建数据库模型85

3.7.2 创建二维平面图85

3.7.3 创建三维实体87

3.7.4 创建切割实体模型88

3.7.5 创建底部圆孔90

3.7.6 打印痕91

第4章 划分有限元网格93

4.1 单元库简介93

4.2 直接创建有限元网格（Create）95

4.2.1 网格生成器的分类95

4.2.2 几何协调性和有限元协调性97

4.2.3 自动生成网格（mesh）97

4.2.4 手动生成网格98

4.2.5 创建多点约束（MPC）98

4.3 转化创建有限元网格99

4.3.1 移动、旋转和镜像创建节点/单元99

4.3.2 拉伸、滑动创建单元100

4.4 修改有限元网格模型101

4.4.1 修改网格（mesh）101

4.4.2 修改单元102

4.4.3 修改梁/杆、三角形、四边形、四面体单元102

4.4.4 修改节点103

4.4.5 修改网格种子104

4.5 检查有限元网格104

4.5.1 有限元网格检查（Verify）104

4.5.2 检查三角形单元的质量105

4.5.3 检查四边形单元的质量105

4.5.4 检查四面体单元的质量105

4.5.5 检查五面体单元的质量106

4.5.6 检查六面体单元的质量106

4.5.7 检查节点106

4.5.8 检查中间节点106

4.5.9 检查超级单元107

4.6 基于有限元网格模型的其他操作107

4.6.1 重新标号107

4.6.2 联结（Associate）108

4.6.3 解除联结（Disassociate）108

4.6.4 优化（Optimize）108

4.6.5 显示信息109

4.6.6 删除有限元元素（Delete）109

4.7 创建有限元网格实例109

4.7.1 卷簧网格划分实例109

4.7.2 支架网格划分实例112

4.7.3 连杆网格划分实例114

4.8 托架线性静力分析全程实例——网格划分117

第5章 材料属性118

5.1 概述118

5.2 创建材料模型120

5.2.1 材料模型的分类120

5.2.2 创建材料模型的方法122

5.3 显示材料模型123

5.4 工程实例123

5.4.1 各向同性材料模型实例123

5.4.2 九层复合材料模型实例125

5.4.3 温度相关材料模型实例126

5.5 托架线性静力分析全程实例——定义材料本构关系127

第6章 单元属性128

6.1 概述128

6.2 创建单元属性129

6.2.1 0D单元属性129

6.2.2 1D单元属性130

6.2.3 2D单元属性135

6.2.4 3D单元属性137

6.3 梁的显示139

6.4 显示检查单元属性139

6.5 托架线性静力分析全程实例——定义单元属性139

第7章 工况及边界条件142

7.1 概述142

7.2 载荷/边界条件的创建、显示、修改、删除143

7.2.1 创建载荷/边界条件的步骤145

7.2.2 显示、检查边界条件145

7.2.3 修改、删除边界条件146

7.3 应用实例146

7.3.1 创建平板位移边界条件实例146

7.3.2 创建径向载荷实例147

7.3.3 施加变化的载荷实例148

7.4 托架线性静力分析全程实例——定义边界条件149

7.4.1 定义位移边界条件149

7.4.2 定义载荷边界条件151

第8章 分析控制153

8.1 概述153

8.2 设定分析环境并提交计算154

8.2.1 转换参数设置154

8.2.2 分析类型的设置155

8.2.3 Subcases的定义156

8.2.4 Subcase Select157

8.3 读取分析结果157

8.3.1 读取分析结果157

8.3.2 将计算结果与Patran相关联158

8.4 优化分析158

8.4.1 问题描述159

8.4.2 创建设计变量159

8.4.3 创建目标函数161

8.4.4 创建约束条件161

8.4.5 分析设置162

8.4.6 分析求解162

8.5 托架线性静力分析全程实例——提交分析作业163

第9章 结果后处理164

9.1 概述164

9.2 后处理的一般步骤165

9.3 分析结果快速显示166

9.4 显示变形图168

9.5 显示云图169

9.6 图形符号显示170

9.7 创建X-Y坐标曲线170

9.8 生成报告172

9.9 其他操作174

9.10 托架线性静力分析全程实例——结果后处理175

第10章 Patran和Nastran基本使用实例178

10.1 活塞受压分析实例178

10.1.1 问题描述178

10.1.2 创建数据库模型并导入模型178

10.1.3 网格划分180

10.1.4 定义材料本构关系181

10.1.5 定义单元属性182

10.1.6 定义位移边界条件183

10.1.7 定义压力载荷边界条件185

10.1.8 提交分析作业186

10.1.9 查看结果187

10.2 组和列表定义实例189

10.2.1 创建数据库模型189

10.2.2 创建几何模型189

10.2.3 网格划分191

10.2.4 定义材料本构关系194

10.2.5 定义表194

10.2.6 定义单元属性195

10.2.7 定义温度边界条件197

10.2.8 定义厚度场集合198

10.2.9 定义温度场集合200

10.2.10 定义组201

10.3 基于二维壳单元的梁分析实例203

10.3.1 创建数据库模型203

10.3.2 创建几何模型203

10.3.3 网格划分203

10.3.4 定义载荷204

10.3.5 定义位移边界条件205

10.3.6 定义材料本构关系206

10.3.7 定义单元属性207

10.3.8 提交分析作业208

10.3.9 查看结果208

10.4 基于一维梁单元的梁分析实例210

10.4.1 创建数据库模型210

10.4.2 创建网格模型211

10.4.3 定义位移边界条件212

10.4.4 定义载荷边界条件213

10.4.5 定义材料215

10.4.6 定义单元属性215

10.4.7 提交分析作业218

10.4.8 查看结果218

第11章 静力学分析220

11.1 弹性力学的基本方程和变分原理220

11.1.1 弹性力学基本方程的矩阵形式220

11.1.2 弹性力学基本方程的张量形式223

11.2 平板受力分析224

11.2.1 创建一个数据文件224

11.2.2 创建几何模型224

11.2.3 划分有限元网格225

11.2.4 设置边界条件及施加载荷225

11.2.5 定义材料属性227

11.2.6 定义单元属性227

11.2.7 进行分析228

11.2.8 查看分析结果228

11.3 铰接桁架的受力分析229

11.3.1 创建一个数据文件229

11.3.2 划分有限元网格229

11.3.3 设置边界条件及施加载荷231

11.3.4 定义材料属性234

11.3.5 定义单元属性236

11.3.6 分析模型237

11.3.7 查看分析结果237

11.4 厚壁圆筒静力分析238

11.4.1 建立一个数据文件238

11.4.2 创建厚壁圆筒的一个纵截面238

11.4.3 旋转截面生成三维实体239

11.4.4 删除临时创建的截面240

11.4.5 划分网格240

11.4.6 定义材料属性241

11.4.7 定义单元属性241

11.4.8 施加边界条件，对各截面的法向位移进行约束242

11.4.9 施加压强242

11.4.10 分析模型244

11.4.11 查看分析结果244

11.5 箱体的静力分析实例245

11.5.1 创建数据库模型245

11.5.2 创建新组245

11.5.3 抽取中面245

11.5.4 几何清理246

11.5.5 删除多余的面248

11.5.6 自由网格划分248

11.5.7 定义载荷边界条件249

11.5.8 定义位移边界条件249

11.5.9 定义材料本构关系250

11.5.10 定义单元属性252

11.5.11 提交分析作业252

11.5.12 结果后处理253

11.6 面与加强筋模型254

11.6.1 创建数据库模型255

11.6.2 创建几何模型255

11.6.3 网格划分260

11.6.4 定义载荷边界条件261

11.6.5 定义位移边界条件264

11.6.6 定义材料本构关系265

11.6.7 定义单元属性266

11.6.8 提交分析作业269

11.6.9 结果后处理269

11.7 装配体网格划分和模型分析271

11.7.1 创建数据库模型271

11.7.2 创建几何模型271

11.7.3 自由网格划分274

11.7.4 定义位移边界条件276

11.7.5 定义载荷边界条件278

11.7.6 定义材料本构关系278

11.7.7 定义单元属性279

11.7.8 提交分析作业279

11.7.9 结果后处理280

11.8 手柄静力分析实例281

11.8.1 创建数据库模型282

11.8.2 创建新组281

11.8.3 创建新几何实体281

11.8.4 分割几何实体283

11.8.5 创建新几何实体287

11.8.6 创建局部坐标系与网格划分289

11.8.7 定义压力边界条件291

11.8.8 定义位移边界条件292

11.8.9 定义材料本构关系293

11.8.10 定义单元属性294

11.8.11 提交分析作业295

11.8.12 结果后处理295

第12章 屈曲分析299

12.1 屈曲分析的步骤299

12.2 薄壁圆筒屈曲分析299

12.2.1 创建一个数据文件299

12.2.2 创建几何模型300

12.2.3 划分有限元网格300

12.2.4 设置边界条件及载荷301

12.2.5 定义材料属性302

12.2.6 定义单元属性302

12.2.7 进行分析302

12.2.8 查看分析结果303

12.3 板屈曲分析实例305

12.3.1 创建数据库模型305

12.3.2 创建几何与网格模型305

12.3.3 定义材料本构关系305

12.3.4 定义单元属性307

12.3.5 定义位移边界条件308

12.3.6 定义载荷边界条件309

12.3.7 提交分析作业310

12.3.8 结果后处理310

第13章 模态分析313

13.1 模态分析及其步骤313

13.2 翼板的模态分析313

13.2.1 建立模型的文件名314

13.2.2 建立模型314

13.2.3 划分有限元网格315

13.2.4 设置边界条件315

13.2.5 定义材料属性316

13.2.6 定义单元属性316

13.2.7 进行分析316

13.2.8 查看分析结果316

13.3 有预应力竖板的模态分析317

13.3.1 创建一个数据文件317

13.3.2 创建几何模型318

13.3.3 划分有限元网格318

13.3.4 设置边界条件及载荷318

13.3.5 定义材料属性320

13.3.6 定义单元属性321

13.3.7 进行分析321

13.3.8 查看分析结果323

13.4 塔模态分析实例323

13.4.1 创建数据库模型324

13.4.2 分析求解设置324

13.4.3 结果后处理326

13.5 柔性地基的塔模态分析实例328

13.5.1 创建数据库模型328

13.5.2 建立柔性地基329

13.5.3 定义单元属性330

13.5.4 分析求解设置331

13.5.5 结果后处理332

13.6 含预应力的平板模态分析334

13.6.1 创建数据库模型334

13.6.2 创建几何与网格模型334

13.6.3 边界条件定义334

13.6.4 定义材料本构关系337

13.6.5 定义单元属性338

13.6.6 分析求解设置339

13.6.7 结果后处理341

第14章 瞬态响应分析343

14.1 瞬态响应分析及其步骤343

14.2 车灯瞬态响应分析343

14.2.1 新建一个数据文件343

14.2.2 读入数据文件344

14.2.3 定义工况345

14.2.4 创建载荷场345

14.2.5 设置边界条件和施加载荷346

14.2.6 定义材料属性348

14.2.7 分析求解348

14.2.8 结果后处理349

14.3 汽车车身的瞬态响应分析351

14.3.1 创建数据库模型351

14.3.2 创建瞬态分析表352

14.3.3 创建动态工况354

14.3.4 边界条件定义355

14.3.5 分析求解设置357

14.3.6 结果后处理359

第15章 频率响应分析363

15.1 频率响应分析及其步骤363

15.2 悬臂梁频率响应分析363

15.2.1 创建一个数据文件364

15.2.2 创建几何模型364

15.2.3 划分有限元网格365

15.2.4 创建工况365

15.2.5 定义场365

15.2.6 设置边界条件及载荷366

15.2.7 定义材料属性366

15.2.8 进行分析367

15.2.9 查看分析结果368

15.2.10 使用模态分析法求解368

15.3 汽车车身的频率响应分析370

15.3.1 创建数据库模型371

15.3.2 建立MPC单元371

15.3.3 建立动态工况373

15.3.4 建立频响表373

15.3.5 定义载荷边界条件374

15.3.6 分析求解设置374

15.3.7 结果后处理377

第16章 随机响应分析380

16.1 随机响应分析及其步骤380

16.2 平板随机响应分析380

16.2.1 创建一个数据文件381

16.2.2 导入数据模型381

16.2.3 创建有限元模型381

16.2.4 设置随频率变化的单位载荷382

16.2.5 创建载荷工况383

16.2.6 定义材料属性384

16.2.7 定义单元属性384

16.2.8 创建载荷及修改边界条件385

16.2.9 进行分析386

16.2.10 随机响应分析389

16.2.11 创建节点的PSD响应的XY曲线图390

16.3 卫星的随机振动分析391

16.3.1 创建数据库模型392

16.3.2 创建频响分析表392

16.3.3 创建动态工况393

16.3.4 定义强迫加速度394

16.3.5 设置频响分析396

16.3.6 定义随机响应表399

16.3.7 随机响应分析399

第17章 非线性分析403

17.1 非线性分析概述403

17.2 弹塑性分析实例404

17.2.1 创建一个数据文件404

17.2.2 创建几何模型404

17.2.3 划分有限元网格406

17.2.4 设置边界条件及施加载荷407

17.2.5 定义材料属性408

17.2.6 定义单元属性409

17.2.7 进行分析410

17.2.8 查看分析结果410

17.3 圆管变形分析410

17.3.1 创建一个数据文件411

17.3.2 创建几何模型411

17.3.3 创建pipe的有限元模型413

17.3.4 定义材料属性414

17.3.5 定义单元属性415

17.3.6 设置边界条件及施加载荷415

17.3.7 进行分析416

17.3.8 查看分析结果417

17.4 金属样件拉伸的材料非线性实例419

17.4.1 创建数据库模型419

17.4.2 创建几何与网格模型419

17.4.3 定义材料本构关系420

17.4.4 定义单元属性423

17.4.5 定义位移边界条件423

17.4.6 提交分析作业425

17.4.7 结果后处理427

17.5 橡胶压缩实例427

17.5.1 创建橡胶密封圈模型428

17.5.2 定义材料本构关系431

17.5.3 定义单元属性432

17.5.4 定义位移边界条件433

17.5.5 定义接触体434

17.5.6 设置分析参数并提交分析435

17.5.7 结果后处理437

17.6 三维接触分析439

17.6.1 创建数据库模型439

17.6.2 创建几何与网格模型439

17.6.3 定义材料本构关系441

17.6.4 定义单元属性442

17.6.5 定义位移边界条件443

17.6.6 定义接触体444

17.6.7 定义载荷工况446

17.6.8 设置分析参数并提交分析446

17.6.9 结果后处理449

第18章 结构拓扑优化451

18.1 拓扑优化概述451

18.2 MBB梁拓扑优化实例453

18.2.1 创建分析模型453

18.2.2 创建拓扑优化模型453

18.2.3 拓扑优化的后处理456

18.3 含制造约束的短悬臂梁拓扑优化实例458

18.3.1 创建分析模型458

18.3.2 创建拓扑优化模型459

18.3.3 拓扑优化的后处理460

18.3.4 定义拉伸方向的制造约束461

18.3.5 定义平面对称的制造约束462

18.4 连杆的拓扑优化实例463

18.4.1 创建分析模型463

18.4.2 创建拓扑优化模型463

第19章 热传导分析467

19.1 热分析基础467

19.1.1 热分析简介467

19.1.2 热分析的类型468

19.2 空间热辐射分析实例468

19.2.1 创建一个数据文件469

19.2.2 创建几何模型469

19.2.3 划分有限元网格470

19.2.4 设置边界条件及施加载荷470

19.2.5 定义材料属性472

19.2.6 进行分析473

19.2.7 查看分析结果474

19.3 自由对流热分析实例475

19.3.1 创建一个数据文件476

19.3.2 创建几何模型476

19.3.3 划分有限元网格477

19.3.4 定义材料属性478

19.3.5 创建边界条件及载荷478

19.3.6 进行热分析480

19.3.7 查看分析结果480

19.4 双金属片热应力分析实例480

19.4.1 创建一个数据文件481

19.4.2 创建几何模型481

19.4.3 划分有限元网格482

19.4.4 定义热材料属性482

19.4.5 定义温度边界条件484

19.4.6 进行热分析484

19.4.7 查看分析结果485

19.4.8 定义空间场485

19.4.9 更改分析类型485

19.4.10 定义结构分析的材料属性486

19.4.11 定义结构分析的单元属性486

19.4.12 创建结构分析工况487

19.4.13 设置结构分析边界条件及载荷487

19.4.14 进行结构分析487

19.4.15 查看分析结果487

19.5 方向热载荷作用下的热应力分析实例488

19.5.1 创建一个数据文件489

19.5.2 创建几何模型489

19.5.3 划分有限元网格490

19.5.4 定义材料属性490

19.5.5 定义单元属性491

19.5.6 创建边界条件及载荷492

19.5.7 进行热分析492

19.5.8 查看分析结果493

19.5.9 创建空间场493

19.5.10 更改分析类型494

19.5.11 定义结构分析的材料属性494

19.5.12 定义结构分析单元属性494

19.5.13 创建结构分析工况495

19.5.14 设置结构分析边界条件及载荷495

19.5.15 进行结构分析495

19.5.16 查看分析结果495

19.6 稳态热传导分析实例496

19.6.1 创建数据库模型497

19.6.2 定义材料表497

19.6.3 定义材料本构关系498

19.6.4 定义单元属性498

19.6.5 建立温度边界条件500

19.6.6 提交分析作业502

19.6.7 查看结果503

19.7 瞬态热传导分析实例504

19.7.1 创建数据库模型504

19.7.2 创建几何模型504

19.7.3 网格划分505

19.7.4 定义材料本构关系506

19.7.5 定义单元属性506

19.7.6 创建瞬态分析表508

19.7.7 创建瞬态工况508

19.7.8 建立温度边界条件509

19.7.9 提交分析作业512

19.7.10 查看结果513

参考文献516