00patran实用教程所属kafeimao应用实例

1、大型工程应用（一）指导第九章 应用实例9-1 平板的静力分析为了简明起见，直接将各工具、选项、菜单等都列出来，各图标、按钮表示用鼠标单击各工具或按钮，“”表示为选项赋值、选择，或者是选择菜单的菜单项，“【*】”表示选择某个菜单。1.新建一数据库文件，【File】1）【File】New，文件名mode9-1，。Analysis CodeMSC.Nastran，Analysis TypeStructural，2. 创建几何模型1）创建几何点：ActionCreate，Object Point，Method XYZ，Point 10 0 0，Point2100 0 0 ，Point 3100 50

2、0 ，Point 40 50 0 ，。2）创建曲线：ActionCreate，ObjectCurve，MethodPoint，Option2 Point，Curve 1，StartingPoint Listpoint 1，Ending Point Listpoint 2，；Curve 2，Starting Point Listpoint 3，EndingPoint Listpoint 4，。3） 创建曲面：ActionCreate，ObjectSurface，MethodCurve，Option2 Curve，Auto Execute， Surface 1，Starting Curve Lis

3、tCurve 1，Ending Curve ListCurve 2。4） 删除用过的点和线：ActionDelete，ObjectPoint，Point Listpoint 1:4；ActionDelete，ObjectCurve，Curve Listcurve 1 2，。3划分有限元网格1）建立网格：ActionCreate，ObjectMesh Seed，TypeUniform，Number of Element，Number10，Auto Execute，Curve Listsurface 1.2，Curve Listsurface 1.4；Number5，Curve Listsurfa

4、ce 1.1，Curve Listsurface 1.3。2）划分网格：ActionCreate，ObjectMesh，TypeSurface，Elem ShapeQuad，MesherIsomesh，TopologyQuad4，Surface ListSurface 1，。划分了网格的板如图 9-1-1 所示，板边缘上的小圆是网格。图 9-1-14施加边界条件1）施加固定约束：ActionCreate，ObjectDisplacement，TypeNodal，New Set Namefixed，Translations，Rotations，155郄彦辉制作selectOKInput Data

5、ApplyApplyApplyApplyApplyApplyApplyApplyOKOK大型工程应用（一）指导，FEM，Select NodesNode 1:56:11，即在板的一边施加固定约束。2）施加集中载荷：ActionCreate，ObjectForce，TypeNodal，New Set NameForce1，Force，Moment，FEM，Select NodesNode 11:66:11，即在板的一边施加 X 向的单向拉伸载荷。 施加了边界条件的平板如图 9-1-2 所示。图9-1-25定义各向同性的铝材料1）料：ActionCreate，ObjectIsotropic，Met

6、hodManual Input，Material Namealuminium，Constitutive MLinear Elastic，Elastic Modulus70000，PoissonRatio0.3，。这里，创建了各向同性的铝材料，手工输入了杨氏模量和泊松比，对于各向同性材料的静态分析，材料的弹性常数只有两个，也不必输入材料的密度值。6定义单元属性，1）定义单元属性：ActionCreate，Object2D，TypeShell，Property Set Nameprop，选项Option（s）Homogeneous、Standard Formulation，Material Nam

7、ealuminium （在Material Property Sets 中选择），Thickness3.0，Select Memberssurface 1，。这样，就将材料的性能应用于划分好的单元，同时确定了板的厚度 3.0。7进行分析，1）进行分析：ActionAnalyze，ObjectEntire M，TypeFull Run，Job Nameplate_static，Data Outputxdb and Print，LINEAR STATIC，。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

8、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：ActionAccese Results，Objectattach XDB，MethodResults Entities，单击选择文件名mode9-1.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）显示位移云纹图：ActionCreate，ObjectQuick Plot，Select Result CasesDefault StaticSubcase，Select Fringe Resu板模型的位移云纹图就isplacements Translational，Q

9、uantityMagnitude，如图 9-1-3 所示。此时，平156郄彦辉制作ApplyApplyOKSelect Results File，ApplyOKSolution TypeOKTranslation ParametersApplyAddOKInput PropertiesApplyOKInput PropertiesApplyOKAddRegionselect ApplicationOKDataInputApplyOKAddApplication. Region大型工程应用（一）指导图9-1-3云纹图：ActionCreate，ObjectQuick Plot，Select Re

10、sult CasesDefault Static2）显示Subcase，Select Fringe ResultStress Tensor，Quantityvon Mises，。此时，平板模型的von Mises，如图9-1-4所示。从图中可以看出，云纹图就的梯度变化与位移的梯度变化是一致的，在结构右端尖角处，有集中现象，这与加载有关。图9-1-4到此，完成了平板的静态分析，从几何模型到有限元模型，对模型进行分析并将分析结果显示出来，完成后处理，方便易用，形象逼真。如果没有得到结果，请查看.f06文件，在其中搜索“Fatal”或“Warning”关键字，看看是什么地方出了，再改正模型重新进行分

11、析。图 9-1-5 顶端节点 5集中的图 9-1-6 顶端节点 5集中的变形157郄彦辉制作Apply大型工程应用（一）指导图 9-1-7 顶端节点 5集中的变形图 9-1-8 顶端节点 10集中的变形图 9-1-9 顶端节点 10集中的思考：顶端节点 10的5的力得出的计算结果云图不一样，为什么？并且是 5的与平面端部受均布载荷实际情况更相符，有限元的理论知识。9-2 模态分析结构的模态分析也是工程中经常遇到的析的过程。，本节就以 9-1 节中的平板结构为例，说明模态分1删除 9-1 节结构中的载荷，1）删除载荷：ActionDelete，ObjectForce，Existing Setsf

12、orce1，。模态是结构本身的特性，当结构确定、约束条件确定之后，结构的模态也就相应的确定下来，所以，这里将施加的载荷去掉。（注意在这里一定要在材料属性里面料的密度，没有密度不能进行模态分析）158郄彦辉制作Apply大型工程应用（一）指导2进行模态分析，1）进行分析：ActionAnalyze，ObjectEntire M，TypeFull Run，Job Nameplate_static，Data Output XDB and Print，NOMAL MODES，。2）读入分析结果：ActionAccese Results，Objectattach XDB，MethodResults En

13、tities，mode9-1.xdb，。3后处理，各阶模态的频率：在 Select Result Cases 中，会列出结构的各阶频率，。图 9-2-11）显示三阶模态（2弯）：ActionCreate，ObjectQuick Plot，Select Result CasesDefault Mode 3:Freq.=48.895，Select Fringe ResultEigenvectors Translational，QuantityMagnitude，SelectDeformation ResultEigenvectors Translational，。则会显示出平板结构的位移变形和变形

14、的云纹图，如图9-2-2所示。图9-2-22）显示四阶模态（2扭）：ActionCreate，ObjectQuick Plot，Select Result CasesDefault Mode 4:Freq.=104，Select Fringe ResultEigenvectors Translational，QuantityMagnitude，Select DeformationResultEigenvectors Translational，图，如图9-2-3所示。则会显示出平板结构的四阶模态位移变形和变形的云纹图9-2-3159郄彦辉制作ApplyApplyApplyOKResults F

15、ileSelectApplyOKSolution TypeOKTranslation Parameters大型工程应用（一）指导9-3 预模态分析描述：用 MSC.Patran 进行预模态分析，分析模型在拉力作用下的 1 1 正方形铝板（如图 1），目标是： 用 SOL103 进行模态分析； 用 SOL106 进行预模态分析； 比较这两个分析的固有频率与振型。图 9-5-11创建新的数据库文件，【File】【File】New，文件名zuoye1，。TolerenceDefault，Analysis CodeMSC.Nastran，AnalysisTypeStrucutral，。2创建几何模型，

16、ActionCreate，ObjectSurface，MethodXYZ，Surface ID ListSurface 1 ，Vector CoordianteList1 1 0，。3划分有限元网格，ActionCreate，ObjectMesh，TypeSurface，Elem shapeQuad，MesherIsoMesh，TopologyQuad4，Surface ListSurface 1，Global Edge Length（uncheck the Auotomatic Calculation）0.1，。4设定边界条件及施加载荷，1）设定下边边界条件：ActionCreate，Obj

17、ectDisplacement，TypeNodal，New Set Named1，单击单击按钮，Translations，Rotations，按钮，单击按钮，Geometry FilterFEM， Select Nodes Node1:11，。即下边施加了位移边界条件。2）设定左边边界条件：ActionCreate，ObjectDisplacement，TypeNodal，New Set Named2，单击单击，Translations，Rotations，Geometry FilterFEM， Select Nodes Node 1:111:11，单击，。即左边施加了位移边界条件。160郄彦

18、辉制作ApplyOKAddSelect Application Region.OKInput Data.ApplyOKOKSelect Application Region.OKInput Data.ApplyApplyOKOK大型工程应用（一）指导3）施加右边载荷：ActionCreate，ObjectTotal Load，TypeElement Uniform，New Set Namet1，Target Element Type2D，单击，Edge Load，单击，Geometry FilterFEM，Select 2D Elements or EdgesElm 10:100:10，单击，

19、。4）施加上边载荷：ActionCreate，ObjectTotal Load，TypeElement Uniform，New SetNamet2，Target Element Type2D，单击， Edge Load，Geometry FilterFEM，Select 2D Elements or EdgesElm 91:100，单击单击。施加边界条件后如图 9-5-2 所示。，图 9-5-25料属性，1）ActionCreate，ObjectIsotropic，MethodManual Input，Material Namem1，单击，Constitutive MLinear Elasti

20、c，Elastic Modulus10e6，Poisson Ratio0.33，Density0.101。，。6定义单元属性，1）定义单元属性：ActionCreate，Object2D，TypeShell，Property Set Namep1，Option(s)Homogeneous、Standard Formulation，单击，Material Namem:m1（在MaterialProperty Set中选择），Thickness0.01625，。Select MembersSurface 1，单击，。7进行分析，1）进行模态分析： ActionAnalyze，ObjectEntir

21、e M，TypeFull Run，Job Name输入文件名normal_mode，单击，Data OutputXDB Only，。单击，Solution TypeNORMAL MODES，单击按钮，在Wt-Mass Conversation0.00259，2）进行预，。模态分析： ActionAnalyze，ObjectEntire M，TypeFull Run，Job Name输入文件名prestiffen，单击，Data OutputXDB Only，。单击，Solution TypeNONLINEAR STATIC，单击，Wt-Mass Conversation0.00259，Subs

22、case Nameprestiffen，单击，。单击，选161郄彦辉制作Subcases Parameters.Subcases.OKOKSolution Parameters.Type.SolutionOKTranslation Parameters.ApplyOKOKSolution Parameters.Type.SolutionOKTranslation Parameters.ApplyAddOKInput Properties.ApplyOKProperties.InputApplyOKAddSelect Application Region.OKInput Data.ApplyOK

23、AddSelect Application Region.OKInput Data.大型工程应用（一）指导中Normal modes复选框，。单击，选中prestiffen并且不选中Default，。3）读入分析结果：ActionAccese Results，Objectattach XDB，MethodResults Entities，选Available Jobsnormal_mode，单击，输入文件名normal_mode.xdb，；选Available Jobsprestiffen，单击，输入文件名prestiffen.xdb，。8显示计算结果，。1 ） 显示模态分析图： Action

24、Create， ObjectQuick Plot， Select Result CasesDefault ，A1:Mode1:Freq.=1047.1，Select Fringe ResultEigenvector，Translational，QuantityMagnitude，SelectDeformation ResultEigenvector， Translational，。所得图形如图9-5-3所示。图9-5-3模态分析图：ActionCreate，ObjectQuick Plot，Select Result CasesDefault，2）显示预A2:Mode1:Freq.=5735.

25、3，Select Fringe ResultEigenvector，Translational，QuantityMagnitude，SelectDeformation ResultEigenvector，Translational，。所得图形如图9-5-4所示。图9-5-4162郄彦辉制作ApplyApplyApplyOKSelect Results File.ApplyOKSelect Results File.ApplyCancelOKSubcases Select.ApplyOK大型工程应用（一）指导9比较这两个分析的固有频率与振型考虑预模态时，一定要注意选择求解类型是非线性模态（106

26、 NONLINEAR STATIC）虑自由振动只有约束没有作用时，才能采用 normal mode 模态。9-4 平板频率响应分析（直接法）1新建一个数据库文件选择菜单 FileNew 命令，文件名输入文件名m9-4，。MDimension 0.16，Analysis Code MSC.Nastran，Analysis Type Structural，2创建几何模型创建曲面：Action Createeobject Surface，Method XYZ，Vector Coordinates List ，Origin Coordinates List 0 0 0，。此时可单击显示平板轴侧图。3划

27、分有限元网格建立网格：Action Create，Object Mesh Seed，Type Uniform，Number of Elernent Number = 10，Auto Execute Curve List Surface1.4；Number = 4，AutoExecute Curve List Surface1.3划分网格：Action Create，Object Mesh，Type Surface，Elern Shape Quad，Mesher ISOMesh，Topology Quad4，Surface List Surface1.。检验模型：Action Verifye，O

28、bject Elements，Test Boundaries，。删除多余节息：Action Equivalence，Object All，Method Tolerance Cube，板有限元网格图如图9-6-1所示。平图 9-6-1163郄彦辉制作ApplyApplyApplyApplyOK。OK正则模态分析频率振型预模态分析频率振型11047.11.665736.31.0823546.61.45128601.2334016.22.19130201.8346934.91.50174131.3259268.91.61210361.6669802.92.13213892.287121781.702

29、41661.688127112.21244372.199176521.44297101.4310177781.71301221.96大型工程应用（一）指导4创建工况创建工况：Action Create，Load Case Name load1，选中Make Current复选框，Loadcase Type Time Dependent，。5定义场定义场：Action Create，Object Non Spatial，Method Tabular Input，Field Name-f1， TableDefinitionFrequency（f）单击，um Number of t 2.; 单击，在

30、数据表的第 1 行填入如下数据 Freq(t) 20，Value 1.0，在数据表的第 2 行填入如下数据 Freq(t)1000，Value 1.0，。6设定边界条件及施加载荷设定边界条件：Action Create，Object Displacement，Type Nodal，New Set Name d1，Traslation，Rotations，单击；单击，Gemetry FilterFEM，Select Nodes Node1 1:45:11. 单击，。施加载荷：Action Create， Object Force. Type Nodal， New Set Name f1，1单击按

31、钮， Force .*Time/Freq. Dependencef:f1 （在 Time/Freq.Dependent Fields 列表框中选择），Geometry Filter，单击FEM，Select Nodes Node33，单击可以看见平板右端中点处有一个黄色，。此时若单击图标，关闭几何点及节点显示，力标记。图9-6-27料属性料: ActimCreate-Object Isotropic， MethodManual Input， Material Name m1.单击Constitutive M Linear Elastic，Elastic Modulus 7.0e10，Poiss

32、on Ratio 0.33，Density 2.8e3，。8定义单元属性定义单元属性：Action Create，Object 2D，Type Shell Property Set Name p1，Option（s） Hornogeneous、Standard Formulation. 单击， Material Name m:m1（在Material Property Sets列表框中选择），Thickness0.003，Select Members Surface1.单击，。9进行分析164郄彦辉制作ApplyAddOKInput PropertiesApplyOKInput Propert

33、iesApplyOKAddSelect Application RegionOKInput DataApplyOKAddApplication RegionSelectOKInput DataApplyOKInput DataOKOptions.Apply大型工程应用（一）指导进行分析：Action Analyze，Object Entire M，Type FullRun，Job Name M9-4，单击， Solution Type FREQUUENCY RESPONSE，Formulation Diret（用直接法求解），单击，Mass CaculationCoupled，Wt.-Mass

34、 Conversim 1.0，Struet.Damping Coeff. 0.1，。单击，在Available Subcases选项组中选中1oad1选项，单击，单击按钮单击，StratFreq20，End Freq1000，NO.Incr49，单击，单击，在Subcases Selected选项组中选择Default选项。在Subcases Solution For Solution Sequence选项组中选择load1选项，。读入分析结果：ActionAccese Results，Objectattach XDB，MethodResults Entities， 单按钮，文件名 m64.x

35、db，击，。10查看分析结果显示某节点位移响应图: （以节点32为例）Action Create， Object- Graph， 双击Select ResultCases下SC1: LOAD1，0 of 50 subcases，Filter Method： All .单击按钮，单击按钮，在Y: Result莱单中选择Displacement Translational命令，QuantityZ Component，XGlobalVariable，VariableTime，单击图标，SelectNodes Node32，。节点32的位移响应图就了。单击图标，Y Axis ScaleLog，单击图标

36、，Complex No. as：Magnitude，节点32的位移响应图就了。图 9-6-39-5平板瞬态响应分析1新建一个数据库文件选择菜单File New命令，文件名输入文件名m9-5，。 MDimension 0.13，Analysis Code MSC.Nastran，Analysis Type Structural，。2创建几何模型创建曲面：Action Create，object Surface，Method XYZ，Vector Coordinates List ，Origin Coordinates List 0 0 0，。此时可单击显示平板轴侧图。165郄彦辉制作ApplyO

37、KOKApplyApplyCloseApplyFilterApplyOKSelect Results FileApplyOKSubcases SelectCancelApplyOKOKSubcasesDEFINE FREQUENCIES.Subcases ParametersSubcases.OKOKSolution ParametersSolution Type大型工程应用（一）指导3划分有限元网格建立网格：Action Create，Object Mesh Seed，Type Uniform，Number of ElementNumber = 10，Auto Execute Curve L

38、ist Surface1.4；Number = 4，AutoExecute Curve List Surface1.3。划分网格：Action Create，Object Mesh，Type Surface，Elem Shape Quad，Mesher ISOMesh，Topology Quad4，Surface List Surface1.。检验模型：Action VerifyeObject Elements，Test Boundaries，。删除多余节息：Action Equivalence，Object All，Method Tolerance Cube，板有限元网格图如图 9-7-1

39、所示。平图 9-7-14创建工况创建工况: Action Create，Load Case Name load1，选中 Make Current 复选框，Load caseType Time Dependent，。5定义场定义场：Action Create，Object Non Spatial，Method Tabular Input，Field Name-f1，单击，um Number of t 21.; 单击，单击，PCL Expression f（t） Sind（360.*250.*t），Start Time 0.0，End Time 0.008，Number of Points 20.

40、，此时在生成的数据表的第 21 行填入如下数据 Time（t） 0.04Value 0.0，。显示定义的函数曲线: ActionShow，Select FieldTo Showf1，单击，Minimum 0.0.时正弦曲线就um0.04. No. ofPoints101，关闭Plotted Curves窗口， 此了，如图9-5-2所示。单击。关闭XY窗口。图9-7-26设定边界条件及施加载荷设定边界条件：Action Create，Object Displacement，Type Nodal，New Set Name-d1，166郄彦辉制作Unpost Current XY WindowApp

41、lyOKSpecify Rangge.ApplyOKApplyOKMap Function to Table.Input DataOKOptions.ApplyApplyApplyApply大型工程应用（一）指导单击Translation ，Rotations，; 单击，Gemetry FilterFEM，Select Nodes Node1 1:45:11. 单击，。施加载荷：Action Create，Object Force，Type Nodal，New Set Name f1，单击，Force .*Time/Freq. Dependencef:f1 （Time/Freq.Depende

42、nt Fields列表框中选择），Geometry Filter FEM，Select Nodes Node33，。此时若单击图标， 关闭几何点及节点显示，可以看见平板右端中点处有一个黄色0标记。它表示0时刻施加到平板上的外激励为0。显示任一时刻，平板边界条件及外载荷：Action Plot Markers，选中Assign Load/BC Sets下的DispL_d1及 Force_j1. Time/Freq. 0.002（该值可改变），Select Groups default_group，。此时，0.002时刻的载荷值及方向就了。平板边界条件及载荷如图9-5-3 所示。图9-7-37料属

43、性Action Create Object Isotropic，Method Manual Input，Material Name m1. 单击，Constitutive M Linear Elastic，Elastic Modulus 7.0e10，Poisson Ratio 0.33，Density 2.8e3，。8定义单元属性Action Create，Object 2D，Type Shell Property Set Name p1，Option(s)Homogeneous、Standard Formulation. 单击， Material Name m:m1（在Material P

44、roperty Sets列表框中选择），Thickness 0.003，Select Members Surface1. 单击，。9进行分析进行分析：Action Analyze，Object Entire M，Type Full Run，Job Name m9-1，单击按钮， Solution Type TRANSlENT RESPONSE，FormulationDirect（用直接法求解），单击按钮，Mass Calculation Coupled， Wt.-MassConversion 1.0，Struct.Damping Coeff. 0.1，W3，Damping Factor 157

45、1，。单击按钮，在Available Subcases选项组中选中1oad1选项，单击接钮，单击按钮， No. of Time Steps200. Delta-T 0.0004.，单击按钮，在Subcases Selected选项组中选择Default选项。在SubcasesSolution For Solution Sequence 选项组中选择load1选项，。读入分析结果：ActionAccese Results，Objectattach XDB，MethodResults Entities，单击，文件名 m9-5.xdb，。167郄彦辉制作ApplyOKSelect Results F

46、ileApplyOKSubcases SelectCancelApplyOKOKDEFINE TIME STEPSSubcases ParametersSubcasesOKOKSolution ParametersSolution TypeApplyAddOKInput PropertiesApplyOKPropertiesInputApplyApplyOKAddSelect Application RegionOKDataInputApplyOKAddApplication RegionSelectOKInput Data大型工程应用（一）指导10查看分析结果显示某节点位移响应图：（以节点3

47、2为例）Action Create，Object- Graph，双击Select ResultCases下SC1: LOAD1，0 of 201 subcases，Filter Method: All。单击，Apply，单击，在Y:Result莱单中选择Displacement Translational命令，QuantiryZ Component，XGlobal Variable，VariableTime，单击图标，Select Nodes Node32，。节点32的位移响应图就了。图9-7-49-6 热分析由于温度的变化，在结构中引起和变形，这也是工程的一类。本节，就以粘在一起的两种不同材

48、料的金属板在温度影响作用下产生的情况。两块金属片分别以两个实体来表示，两者贴在一起，一块为金属Ge，一块是焊接材料，两块板两边的温度差别很大，一边为-30，一边为70，这样的温度差会引起很大的和变形。分析过程可分为两个阶段，第一阶段先求温度的分布，第二阶段再求温度引起的分布。1创建新的数据库文件【File】New，文件名bi_m。Analysis Code MSC.Nastran，Analysis TypeThermal。2创建几何模型，1）创建一曲面：ActionCreate，ObjectSurface，MethodXYZ，Vector Coordinates List，Origin Coo

49、rdinates List0 0 0，。2）创建实体 1：ActionCreate，ObjectSolid，MethodExtrude，选择，TranslationVector ，Surface Listsurface 1。3）创建实体 2：Translation Vector，。4）删除用过的曲面：ActionDelete，ObjectSurface，Surface Listsurface 1，就创建了由两个实体组成的模型。这样，3划分网格，168郄彦辉制作ApplyApplyApplyApplyApplyCloseFilter大型工程应用（一）指导1）划分网格：ActionCreate，ObjectMesh，TypeSolid，Elem ShapeHex，MesherIsomesh，TopologyHex8，Solid ListSolid 1 2，Global Edge Length0.1，。2）删除重复节点：ActionEquivalence，ObjectAll，MethodTolerance C