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第1章 动力学分析方法及Nastran基本使用介绍 1

1.1有限元分析方法介绍 1

1.1.1有限单元法的基本思路 2

1.1.2有限元法的计算步骤 3

1.1.3有限元法的进展与应用 5

1.2动力学分析概述 6

1.2.1动力分析过程浏览 6

1.2.2单自由度系统 7

1.2.3单自由度系统无阻尼自由振动 8

1.2.4单自由度系统有阻尼自由振动 9

1.2.5单自由度系统无阻尼简谐振动 10

1.2.6单自由度系统有阻尼简谐振动 11

1.2.7多自由度系统 12

1.2.8有限元动力学建模需要考虑的问题 13

1.3 MSC Nastran的由来 13

1.3.1 Nastran程序的起源 13

1.3.2 MSC Nastran的由来 13

1.4 MSC Nastran动力分析功能介绍 14

1.4.1动力分析功能及特性 14

1.4.2 MSC Nastran支持的硬件平台 16

1.5 MSC Nastran基本应用流程 17

1.5.1前处理 17

1.5.2求解 22

1.5.3后处理 22

1.6动力学模型输入 23

1.6.1 MSC Nastran输入文件结构 23

1.6.2 MSC Nastran数据卡片格式 23

1.6.3有限元分析手段 23

1.6.4 MSC Nastran常用单元形式 24

1.6.5耦合质量与集中质量 25

1.6.6 MSC Nastran基本集合的运算 28

1.6.7 MSC Nastran基本集合的定义 29

1.6.8模型检查的提示 31

第2章 模态分析 32

2.1模态分析目的 32

2.2模态分析理论 32

2.3自然模态与固有频率性质 33

2.4模态能量 34

2.5特征值解法 34

2.5.1跟踪法 35

2.5.2变换法 35

2.5.3兰索士（Lanczos）法 35

2.5.4特征值方法的比较 35

2.5.5 Lanczos法卡片 36

2.5.6模态分析求解控制 36

2.5.7例子 37

2.6动力分析的缩减 39

2.6.1概述 39

2.6.2 MSC Nastran中使用的降阶方法 39

2.7刚体模态 44

2.7.1刚体模态与刚体向量 44

2.7.2刚体模态的计算 45

2.7.3 SUPPORT（支撑）自由度的选择 46

2.7.4 SUPPORT（支撑）自由度的检验 46

2.7.5 MSC Nastran对刚体模态和刚体向量的计算 46

2.8模态分析实例 47

第3章 频率响应分析 56

3.1动力学分析中的矩阵组集 56

3.1.1阻尼矩阵 56

3.1.2直接法 58

3.1.3模态法 59

3.2频率响应分析 60

3.2.1概述 60

3.2.2直接频率响应法 61

3.2.3模态频率响应法 61

3.2.4激励的确定 61

3.2.5模态频率响应与直接频率响应的比较 69

3.2.6 SORT1和SORT2输出的对比 70

3.2.7频率响应求解控制 70

3.2.8频变弹簧和阻尼器 71

3.3频率响应分析实例 74

第4章 瞬态响应分析 84

4.1直接法瞬态响应分析 84

4.1.1过程 84

4.1.2直接瞬态响应分析中的阻尼 85

4.2模态法瞬态响应分析 85

4.2.1过程 85

4.2.2模态法瞬态响应分析中的阻尼 86

4.2.3 MSC Nastran中模态法瞬态响应分析阻尼的输入 86

4.2.4模态法瞬态响应分析数据的提取 87

4.2.5模态截断 87

4.3瞬态激励 87

4.3.1时变载荷 87

4.3.2载荷的组合 89

4.3.3 DAREA卡 89

4.3.4 LSEQ卡片 90

4.3.5初始条件 91

4.3.6 TSTEP卡 92

4.4直接法瞬态响应与模态法瞬态响应比较 92

4.5瞬态响应分析实例 93

第5章 响应谱与随机响应分析 101

5.1强迫运动 101

5.1.1概述 101

5.1.2瞬态分析中的强迫运动 101

5.1.3瞬态分析中的大质量法 101

5.1.4瞬态分析中的大刚度法 102

5.1.5瞬态分析中的LAGRANGE乘子法 102

5.1.6强迫位移例子 103

5.2响应谱 106

5.2.1概述 106

5.2.2响应谱求解控制 107

5.2.3响应谱应用 108

5.2.4求解控制 109

5.2.5响应谱实例 110

5.3随机响应分析 129

5.3.1概述 129

5.3.2自相关与自谱 130

5.3.3各态历经性随机激励下线性系统响应计算 130

5.3.4 MSC Nastran中随机分析的实现 132

5.4随机响应分析实例 133

第6章 复特征值分析 143

6.1概述 143

6.2理论 143

6.3 MSC Nastran中实现 143

6.4求解控制 144

6.4.1执行控制 144

6.4.2工况控制 144

6.4.3数据模型 144

6.5复特征值分析实例 144

第7章 使用超单元的正则模态分析 152

7.1超单元的概念与定义 152

7.1.1超单元的概念 152

7.1.2在MSC Nastran中如何定义部件超单元 152

7.2例题——钢的冲压 153

7.2.1模型及参数 153

7.2.2例题的模型定义 153

7.3超单元应用说明 162

7.3.1求解过程 162

7.3.2静凝聚理论 163

7.3.3使用超单元分析的优点 163

7.3.4超单元分析的缺点 164

7.3.5流程区别 164

7.4动力分析中可用的超单元缩减方法 169

7.4.1缩减程度对比 169

7.4.2 Guyan或静态缩减 169

7.4.3各种缩减方法的优点 169

7.4.4只使用静态缩减的正则模态计算 170

7.4.5使用超单元动态缩减的正则模态计算 170

7.5 MSC Nastran的超单元输入卡片 171

7.5.1超单元的内部广义自由度卡：SENQSET 171

7.5.2标量点定义卡：SPOINT 171

7.5.3广义自由度定义卡：QSET 172

7.5.4 QSET卡的替代格式：QSET1 172

7.5.5固定分析自由度的定义卡：BSET 173

7.5.6 BSET卡的替代格式：BEST1 174

7.5.7自由的边界自由度定义卡：CSET 175

7.5.8 CSET卡的替代格式：CSET1 175

7.6默认的部件模态综合方法——固定边界法 176

7.7手工求解示例 177

7.8超单元分析实例 182

第8章 动力学建模选项 191

8.1概述 191

8.1.1动力分析的策略 191

8.1.2规划分析 191

8.2质量建模 192

8.2.1质量的基本定义 192

8.2.2质量数据输入选项 192

8.2.3耦合的质量矩阵项 193

8.2.4移动坐标系的质量效应 194

8.3阻尼效应建模 196

8.3.1粘性阻尼 197

8.3.2结构阻尼 197

8.3.3模态阻尼 198

8.3.4非线性阻尼 199

8.4附加点和传递函数 200

8.4.1 EPOINT集 201

8.4.2模态变换 201

8.4.3直接矩阵输入 202

8.4.4传递函数 202

8.4.5 Pickups和变换器 203

8.4.6高阶传递函数 203

8.4.7实例 204

8.5非线性载荷函数（NOLINi） 207

8.5.1标准瞬态求解理论 208

8.5.2非线性弹簧实例 208

8.5.3依赖于速度的非线性力 209

8.5.4非线性瞬态求解的顺序 210

8.5.5采用NOLIN 1输入时的一些建议 210

8.5.6应用实例——旋转结构的耦合 211

8.6动力分析模型调试 213

8.6.1建模要点 213

8.6.2测试动力模型 214

第9章 非线性正则模态 229

9.1带微分刚度的正则模态 229

9.2有预载荷结构的正则模态示例 230

9.2.1使用SOL106计算 230

9.2.2使用SOL103计算 236

第10章 动力优化设计 241

10.1基本知识 241

10.1.1优化设计的概念 241

10.1.2优化设计的作用 241

10.1.3 MSC Nastran中“优化设计”的基本特性 241

10.1.4 MSC Nastran结构优化的优势所在 241

10.1.5 MSC Nastran支持的优化功能 242

10.1.6基本优化问题的描述 242

10.1.7 MSC Nastran中设计优化的输入控制段 242

10.1.8优化问题中常用的模型数据段输入卡 243

10.2例题 243

第11章 试验-分析的相关性 258

11.1试验-分析相关性的介绍 258

11.2完整的试验-分析过程 258

11.2.1试验前的规划 258

11.2.2试验后的评估 259

11.3模型的改进 264

11.3.1强制的人为干预法 264

11.3.2灵敏度矩阵法 264

11.3.3设计优化法 265

11.3.4应用举例 265

第12章 动力学设计分析方法DDAM 268

12.1概述 268

12.2理论背景 268

12.3 DDAM分析 270

12.3.1分析流程概述 270

12.3.2使用Patran前处理器进行DDAM分析 270

12.3.3应用实例 272

第13章 噪声分析 277

13.1 MSC Nastran噪声分析的理论背景 277

13.2使用MSC Nastran进行噪声分析 277

13.2.1噪声学基础介绍 277

13.2.2 MSC Nastran流固耦合分析 278

13.2.3 MSC Nastran外噪声分析 280

13.3应用实例 281

13.3.1 MSC Nastran内噪声分析案例 281

13.3.2 MSC Nastran外噪声分析案例 301

第14章 高级非线性分析SOL400 337

14.1概述 337

14.2非线性理论 337

14.2.1非线性分析 337

14.2.2非线性方程组的迭代方法 338

14.3非线性分析的控制卡片 343

14.4瞬态动力响应分析实例 344

第15章 隐式非线性分析SOL 600 354

15.1概述 354

15.2隐式非线性分析的步骤 354

15.3钥匙扣插-拔接触模拟分析实例 355

第16章 显式非线性分析SOL 700 368

16.1概述 368

16.2显式积分求解算法的原理 369

16.3侵彻分析实例 369

16.4碰撞分析实例 384