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第1章 MSC.Software 及 MSC.Patran 介绍 1

1.1 MSC.Software 公司介绍 1

1.2 什么是 MSC.Patran 3

1.2.1 开放式几何访问及模型构造 4

1.2.2 各种分析的集成 7

1.2.3 有限元建模 8

1.2.4 分析条件定义 11

1.2.5 结果交互式可视化后处理 12

1.2.6 高级用户化工具——PATRAN-PCL 命令语言 15

1.3 MSC.Patran 的一般使用流程 17

1.4 MSC.Nastran 介绍 18

1.4.1 静力分析 19

1.4.2 屈曲分析 19

1.4.3 动力学分析 20

1.4.4 非线性分析 21

1.4.5 热传导分析 22

1.4.6 空气动力弹性及颤振分析 23

1.4.8 多级超单元分析 24

1.4.7 流-固耦合分析 24

1.4.9 高级对称分析 25

1.4.10 设计灵敏度及优化分析 26

1.5 MSC.Patran 和 MSC.Nastran 的安装 27

1.5.1 MSC.Patran 的运行环境 27

1.5.2 MSC.Patran 和 MSC.Nastran 的安装过程 28

1.6 与 MSC.Patran 和 MSC.Nastran 相关的主要文件 37

1.7 本章小结 38

2.1.1 Patran 的用户界面 39

2.1 Patran 的用户界面及其操作特点 39

第2章 建立几何模型(Geometry) 39

2.1.2 Patran 中 Application Widget 面板的操作特点 41

2.2 建立几何模型 42

2.2.1 【Geometry】介绍 42

2.2.2 创建点(Point) 43

2.2.3 创建曲线(Curve) 45

2.2.4 创建曲面(Surface) 49

2.2.5 创建实体(Solid) 53

2.2.6 建立自己的坐标系(Coord) 55

2.2.7 创建平面和矢量(Plane Vector) 56

2.3 编辑几何模型 57

2.3.2 编辑曲线(Curve) 58

2.3.1 编辑点(Point) 58

2.3.3 编辑曲面(Surface) 59

2.3.4 编辑实体(Solid) 62

2.4 输入输出几何模型 67

2.4.1 输入几何模型 67

2.4.2 输出几何模型 68

2.4.3 修复损坏文件的一种方法 68

2.5.2 显示信息(Show) 69

2.5 其他几何操作 69

2.5.1 删除(Delete) 69

2.5.3 根据已有几何对象创建新的几何对象(Transform) 71

2.5.4 检查(Verify) 75

2.5.5 联结(Associate) 76

2.5.6 反联结(Disassociate) 76

2.5.7 重新标号(Renumber) 76

2.6 本章小结 77

3.1.1 Elements 介绍 78

3.1 Elements 介绍 78

第3章 有限元网格划分(Elements) 78

3.1.2 Patran 中的单元库 79

3.2 直接生成有限元网格(Create) 80

3.2.1 自动网格生成器的分类及其使用范围 80

3.2.2 网格疏密的控制 81

3.2.3 网格自动生成的操作过程 83

3.2.4 几何协调性与有限元网格的协调性 84

3.3 用其他方法生成有限元网格(Transform、Sweep) 85

3.3.1 移动、旋转、镜像(Transform) 85

3.3.2 拉伸和滑动(Sweep) 86

3.4 手工生成有限元网格(Create) 88

3.4.1 手工创建节点 89

3.4.2 手工生成单元 89

3.4.3 创建超单元 89

3.4.4 多点约束(MPC) 90

3.5 对节点、网格或多点约束进行修改(Modify) 93

3.5.1 编辑修改网格(Mesh) 93

3.5.2 编辑修改单元(Element) 95

3.5.5 编辑修改四边形单元(Quad) 96

3.5.3 编辑修改梁/杆单元(Bar) 96

3.5.4 编辑修改三角形单元(Tria) 96

3.5.6 编辑修改四面体单元(Tet) 97

3.5.7 编辑修改节点(Node) 97

3.5.8 编辑修改网格种子(Mesh Seed) 99

3.5.9 编辑修改多点约束(MPC) 99

3.6 对模型进行检查(Veilfy、Equivalence) 99

3.6.1 模型检查(Verify) 100

3.6.2 消除重复节点(Equivalence) 104

3.7.1 重新标号(Renumber) 105

3.7 其他操作(Renumber、Associate、Disassociate、Optimize、Show、Delete) 105

3.7.2 联结(Associate) 106

3.7.3 反联结(Disassociate) 107

3.7.4 优化(Optimize) 107

3.7.5 显示信息(Show) 108

3.7.6 删除(Delete) 110

3.8 网格划分示例 111

3.9 本章小结 113

4.1 Loads/BCs 介绍 114

第4章 有限元模型的载荷及边界条件(Loads/BCs) 114

4.2 施加边界条件(Create) 115

4.3 显示及检查边界条件(Show Tabular、Plot Contours、Plot Markers) 122

4.3.1 以表格方式显示边界条件(Show Tabular) 122

4.3.2 以云纹图方式显示边界条件(Plot Contours) 122

4.3.3 以图符形式显示边界条件(Plot Markers) 124

4.4 修改及删除边界条件(Modify、Delete) 125

4.4.1 修改边界条件(Modify) 125

4.4.2 删除边界条件(Delete) 125

4.5 施加载荷的一个例子 126

4.6 本章小结 127

第5章 材料(Materials) 128

5.1 Material 介绍 128

5.2 创建材料模型(Create) 129

5.2.1 创建各向同性材料(Isotropic) 129

5.2.2 创建2D 正交各向异性材料(2D Orthotropic) 133

5.2.3 创建3D 正交各向异性材料(3D Orthotropic) 134

5.2.4 创建2D 各向异性材料(2D Anisotropic) 135

5.2.6 创建复合材料(Composite) 136

5.2.5 创建3D 各向异性材料(3D Anisotropic) 136

5.3 显示创建的材料模型信息(Show) 143

5.4 修改及删除创建的材料模型(Modify 和 Delete) 145

5.4.1 修改材料属性(Modify) 145

5.4.2 删除已定义的材料(Delete) 146

5.5.2 Material Selector 的使用 147

5.6 本章小结 147

5.5.1 创建自己的材料库 147

5.5 一些使用技巧 147

第6章 有限元模型单元的物理特性(Properties) 149

6.1 Properties 介绍 149

6.2 创建物理特性并施加于单元(Create) 150

6.2.1 创建0D 单元的物理特性 150

6.2.2 创建1D 单元的物理特性 155

6.2.3 创建2D 单元的物理特性 169

6.2.4 创建3D 单元的物理特性 176

6.3 显示物理特性(Show) 177

6.5 删除单元属性(Delete) 179

6.4 修改单元的物理特性(Modifv) 179

6.6 本章小结 180

第7章 进行分析(Analysis) 181

7.1 Analysis 介绍 181

7.2 分析参数的设定及提交分析运算(Analyze) 182

7.2.1 转换参数设置(Translation Parameters) 182

7.2.2 分析类型的设置(Solution Type) 185

7.2.3 直接文本输入(Direct Text Input) 192

7.2.4 Subcase 的定义(Subcase) 193

7.3 读入分析结果(Read Output2、Attach XDB) 196

7.2.5 选择定义好的 Subcase(Subcase Select) 196

7.3.1 读入分析结果(Read Output2) 197

7.3.2 将计算结果与 Patran 相关联(Attach XDB) 198

7.4 分析模型的优化(Optimize) 199

7.5 读入 Nastran 的输入模型(Read Input File) 200

7.6 删除分析工作(Delete) 202

7.7 本章小结 203

第8章 后置处理(一)(Results) 204

8.1 Results 介绍 204

8.1.1 结果的定义 204

8.1.3 Results 的一般使用方法 208

8.1.2 Results 的功能和限制 208

8.2 Results 中各种后处理方法介绍(Create) 209

8.2.1 分析结果的快速显示(Quick Plot) 209

8.2.2 创建结构变形图(Deformation) 212

8.2.3 创建云纹图显示(Fringe) 217

8.2.4 图形符号显示(Marker) 218

8.2.5 创建 YX 坐标曲线图(Graph) 222

8.2.6 创建动画(Animation) 225

8.2.7 生成报告(Report) 226

8.2.8 已有结果再处理(Results) 229

8.2.9 自由体后置处理(Freebody) 232

8.3 Results 后处理其他操作(Modify、Plot、Delete) 240

8.3.1 修改结果图(Modify) 240

8.3.2 显示结果图(Post) 241

8.3.3 删除结果图(Delete) 241

8.4 本章小结 242

第9章 后置处理(二)(Insight) 243

9.1 Insight 介绍 243

9.1.1 Insight 中的工具 243

9.2 创建 Insight 工具 247

9.1.2 Insight 的一般使用步骤 247

9.2.1 创建等值面(Isosurface) 248

9.2.2 其他工具方法的属性设置(Attributes) 252

9.2.3 Insight Control 菜单的使用 257

9.3 修改和删除已创建的显示工具(Modify、Delete) 262

9.3.1 修改已创建的显示工具(Modify) 263

9.3.2 删除已创建的显示工具(Delete) 263

9.4 本章小结 264

10.1 工况介绍(Load Case) 265

第10章 不同工况的处理(Load Cases) 265

10.2 创建及修改工况 266

10.2.1 创建工况(Create) 266

10.2.2 修改工况(Modify) 268

10.3 显示工况(Show) 269

10.4 删除工况(Delete) 269

10.5 本章小结 270

第11章 场(Fields) 271

11.1 Fields 介绍 271

11.2.1 创建空间场(Spatial Field) 272

11.2 创建场(Create) 272

11.2.2 创建材料属性场(Material Field) 281

11.2.3 创建非空间场(Non-spatial Field) 283

11.3 修改、显示和删除场 284

11.3.1 修改场(Modify) 284

11.3.2 显示场(Show) 284

11.3.3 删除场(Delete) 286

11.4 本章小结 286

12.1.1 创建 XY 窗口 287

12.1.2 创建曲线 287

12.1 创建(Create) 287

第12章 XY 坐标图管理(XY Plot) 287

12.1.3 创建曲线图的标题 289

12.2 显示(Post) 290

12.2.1 显示窗口 290

12.2.2 显示曲线 291

12.2.3 显示标题 291

12.3.1 修改 XY 窗口 292

12.3.2 修改曲线 292

12.3 修改(Modify) 292

12.3.3 修改曲线图的标题 295

12.3.4 修改坐标轴的属性 295

12.3.5 修改图例 299

12.4 重命名(Rename) 299

12.5 删除(Delete) 300

12.6 本章小结 300

13.1 文件管理(File) 301

13.1.1 数据库文件的基本操作 301

第13章 Patran 的菜单项 301

13.1.2 Utilities 菜单项 303

13.1.3 模型的输入输出 303

13.1.4 其他文件操作 303

13.1.5 关闭 Patran 307

13.2 组(Group) 308

13.2.1 创建组(Create) 308

13.2.2 显示组(Post) 313

13.2.3 修改组(Modify) 314

13.2.4 移动/拷贝到组(Move/Copy) 315

13.2.6 由已有的组创建对象(Transform) 316

13.2.5 设为当前组(Set Current) 316

13.2.7 删除组(Delete) 318

13.2.8 将命名属性应用于组(Attributes) 318

13.3 视图窗口管理(Viewport) 319

13.3.1 创建视窗(Create) 320

13.3.2 显示视窗(Post) 320

13.3.3 修改视窗的属性(Modify) 320

13.3.4 删除视窗(Delete) 321

13.4 视图操作(Viewing) 322

13.3.5 同时显示所有的视窗(Tile) 322

13.4.1 移动、旋转和缩放(Transformations) 323

13.4.2 模型居中(Fit View) 323

13.4.3 鼠标定位显示(Select Center) 323

13.4.4 选择局部显示(Select Comers) 324

13.4.5 缩放视图(Zoom(％ of View)) 324

13.4.6 视点角度(Angles) 324

13.4.7 用两点确定视角(View From/To) 324

13.4.8 各方向不同比例缩放(Scale Factors) 325

13.4.9 命名视图(Named View Options) 325

13.4.10 切割/投影显示(Clipping/Perspective) 326

13.5 图形显示特性设置(Display) 327

13.4.11 任意面切割(Arbitrary Clipping) 327

13.5.1 实体的颜色、标签和渲染设置(Entity Color/Label/Render) 328

13.5.2 显示/不显示(Plot/Erase) 329

13.5.3 高亮度显示(Highlight) 330

13.5.4 几何对象显示控制(Geometry) 330

13.5.5 有限元对象显示控制(Finite Element) 331

13.5.6 边界条件及单元属性显示控制(Load/BC/Elem.Props) 331

13.5.9 视窗标题(Titles) 333

13.5.7 命名属性(Named Attributes) 333

13.5.8 坐标系(Coordinate Frames) 333

13.5.10 参考彩色谱(Spectrums) 334

13.5.11 范围(Ranges) 335

13.5.12 视窗背景颜色设置(Color Palette) 336

13.5.13 光线设置(Shading) 336

13.5.14 光源(Light Sources) 337

13.6 环境设置(Preferences) 337

13.6.1 分析解算器的选择(Analysis) 337

13.6.3 显示设置(Graphics) 338

13.6.2 全局参数设置(Global) 338

13.6.4 鼠标设置(Mouse) 340

13.6.5 选择设置(Picking) 340

13.6.6 报告格式设置(Report) 341

13.6.7 几何设置(Geometry) 342

13.6.8 有限元设置(Finite Element) 343

13.7 工具选项(Tools) 343

13.7.1 列表选择(List) 343

13.7.2 计算质量属性(Mass Properties) 345

13.7.5 设计优化(Design Study) 347

13.7.3 定义梁截面(Beam Library) 347

13.7.4 定义变量(Model Variables) 347

13.7.6 ABAQUS 的“Rebar”定义(Rebar Definition) 349

13.7.7 调用 MSC.Fatigue 应用模块(MSC.Fatigue) 349

13.7.8 层合板设计(Laminate Modeler) 349

13.7.9 分析管理器(Analysis Manager) 350

13.7.10 关于网格划分等的补充功能(Pre Release) 350

13.8 在线帮助(Help) 353

13.9 本章小结 354

14.1 静力分析 355

第14章 应用实例 355

14.2 模态分析 359

14.3 复合材料结构分析 360

14.4 非线性分析 365

14.5 热应力分析 369

14.6 优化分析 374

14.7 本章小结 377

附录 A MSC.Patran 中数据的输入方法 378

A.1 用鼠标从屏幕上拾取对象 378

A.2.2 FEM 编号 379

A.2.3 直接输入点的坐标 379

A.2 按语法从键盘直接输入 379

A.2.1 几何编号 379

A.2.4 直接输入矢量 380

A.2.5 坐标轴的输入 380

附录 B Patran 工具栏的各工具功能列表 381

附录 C Patran 中的单位制 384

附录 D Patran 和 Nastran 中的坐标系 385

附录 E MSC 的工具集 Utilities 386