patran培训教材有限元分析

TOC\o"1-5"\h\z第一章Patran基石出知识2第二章悬臂梁的有限元建模与变形分析12第三章受热载荷作用的薄板的有限元建模与温度场求解20第四章带孔平板的受力分析（平面）23第五章厚壁圆筒的受内压作用时的应力分析27第六章受压力载荷作用时板的受力分析31第七章板的模态分析34第八章板的瞬态响应分析37第九章板的频率响应分析40第十章提取车架中性面的模态分析43第一章Patran基础知识一.Patran的用户界面介绍Patran具有良好的用户界面，清晰、简单、易于使用且方便记忆，其用户界面如图Patran具有良好的用户界面，清晰、简单、易于使用且方便记忆，其用户界面如图1T所示。图1-1patran界面按照各部分的功能，可将Patran界面划分为四个区域：菜单和工具栏区、操作面板区、图形编辑区、信息显示和命令行输入区。下面，就分别对这几个区域进行介绍。.菜单和工具栏区如图1-2所示，patran的界面上有一行菜单，两行工具栏。/菜单栏/工具栏■SC.百同国。吕生广口/外舒即势争中中令S鼻a9®书i,疝i一二””造。L寸，吗（2・04…2u阻00*匕@<3・・|、，•/七NRJ阳+1L，a4:归，fla*erialsFroy-trL*虱CFoelB?Ai^lyr:?HPlot\,应用菜单按钮图1-2菜单工具栏Patran的菜单是该软件的重要组成部分，使用菜单项，可以完成多设置和操作。本来，菜单与各种工具是配合使用的，两者是不能独立区分的。这里对菜单栏进行简单的介绍，一般情况下，Patran有九个主菜单项，如图卜2所示，文件

管理（File）菜单主要用于Patran数据库文件的打开/关闭，同时也用来从其他CAD系统输入模型；组（Group）菜单主要用丁一组的操作，作用类似CAD系统中的“层”；视窗管理（Viewport）菜单用于视窗设置；视图操作（Viewing）菜单用于图形显示设置，包括了工具栏中一些工具的功能：元素显示管理（Display）菜单用于设置各种元素的显示方式；参数设置（Preferences）菜单用于选择求解器，定制用户自己的环境等操作：工具选项（Tools）菜单中提供了许多非常有用的工具；在线帮助（Help）菜单为使用者提供在线帮助。工具栏各工具功能见表一：表一PatranI：具栏各工具功能列表工具图标工具名称功能介绍DFileNew建立一个新的Patran数据库文件。司FileOpen打开一个己经存在的Patran数据库文件。FileSave保存一个正在编辑的模型到一个数据库文件。昌Print打印当前编辑区的图形。圄CopytoClipboard将选定内容拷贝到剪切板。Undo取消上一,次操作。■Abort终止当前正在运行的工作，例如正在进行网格划分，单击该工具，可停止网格划分。Resetsiapliicb显示设置复位。Refreshgiapliics刷新当前屏幕内容。MouserotateXY中键操作（木工具和下面三个工具都是针对三键鼠标的），选中该工具，可用鼠标中键在编辑区内托动模型沿任意轴转动。1MouserotateZ中键操作，选中该工具，可用鼠标中键在编辑区内托动模型以Z坐标轴为轴转动。皆］MousetraslateXY中键操作，选中该「•具，可用鼠标中键在编辑区内托动模型在XY平面内平移。父Mousezoom中键操作，选中该工具，可用鼠标中键在编辑区内改变模型大小比例（按住鼠标中键不放，在编辑区内托动）。

工具图标工具名称功能介绍倒Viewcomers显示局部内容，当需要对模型的某一局部仔细观察而要放大时，选中该［具，在用鼠标左键在编辑区内需要放大的部分划出一矩形，则矩形内的区域被放大显示。空］Fitview模型显示归位，当由于局部放大、旋转、平移等操作而使模型不能全部显示时，单击该1:具，可是模型回到编辑区的中心位置，同时自动调节其大小，使其显示适当。±1Viewcenter以编辑区中心点和鼠标堆击点形成的矢量（根据其大小和方向）平移模型。Ratationcenter选择一个点作为模型旋转的中心点，这些点可以是几何点、节点、空间点。•Moledcenter选择一个点，使其所在的位置处于视窗的中心位置来显示。巴Zoomout缩小图形。Zoomiii放大图形。创Wirefi-ame以线框形式显示实体，不做消隐处理。■Hiddenline以线框形式显示实体，但要做消隐处理，被遮挡的部分将不会被显示出来。Smoothshaded以光滑的实体形式显示实体，接近于真实世界人眼所看到的情况。Ek□Showlabels显示元素的标号。°|Hidelabels隐臧元素的标号。±JFrontview前视图。Rearview后视图。铲Topview俯视图。

VKBottomview仰视图。Leftsideview左侧视图。旦RislitsideJview由侧视图。闾Iso1viewISO1视图。1Iso2viewISO2视图。Iso3viewISO3视图。X@Iso4viewISO4视图。%Plot/Eraseform图形显示管理。也Labelcontrol出现•个面板，用以控制被选定实体的标签的显示。Pointsize以小点的形式显示点/以小园圈的形式显示点。。叶Nodesize以小点的形式显示节点/以小园圈的形式显示节点。由1Displaylilies显示曲面内部的曲线。史MSCResourcesSeivices打开网络浏览器，时实连接MSC公司的在线技术支持网站。2状态标志静止表示等待用户输入，转动表示正在运行。.GeometryGeometiy打开【Geomnetry】操作面板,进行几何操作。ElementsElements打开【Elements】操作面板,进行网格划分。4Loads/BCsLoadsZBCs打开［Loads/BCs］操作面板,定义载荷和边界条件。工具图标工具名称功能介绍

工具图标工具名称功能介绍E?MaterialsMaterials打开【Materials】操作面板,定义材料。衿PropertiesProperties打开［Piopeities］操作面板,给单元附加属性。ULoadCa…Loadcases打开【Loadcases】操作面板,定义「况。FieldsFields打开［Fields］操作面板,定义场。AnalysisAnalysis打开【Analysis】操作面板，进行分析计算。oResultsResults打开【Results】操作面板,显示分析结果°等InsightInsight打开【Insight】操作面板,进行分析结果处理巳XYPlotXYPlot打开【XYPlot】操作面板，进行曲线/图形处理。2.操作面板区，图形编辑区和信息显示和命令输入区由工具按钮和菜单选项打开的各种面板一般都显示在patran界面的右侧,即操作面板区。图形编辑区主要用来显示模型，用户可以在该区域用鼠标对模型进行操作。Patran中的所有操作行为都会显示在信息显示窗口。例如，patran执行了那些PCL命令，系统进行了哪些设置，错误信息等都会在该区域显示出来。/图形编辑区操作面板区、信息显示和命令输入区图操作面板区、信息显示和命令输入区图1-3—.Patran中数据的输入方法.用鼠标从屏幕上拾取对象用鼠标从屏幕上拾取对象主要是通过鼠标左建、右键和键盘的功能键“Ctrl”、“Shift”的协同操作来完成数据的输入。具体方法如下：鼠标左键：选择一个对象，操作时，将鼠标移动到要选择的对象上，这时，可能被选取对象将会以颜色变化、高亮度显示、出现一个小圆圈等方式显示，以提示用户，当用户确认所选对象后，单击鼠标左键，则该对象会被选取，如果用户用左键连续选取两个个以上的对象，则只有最后一个被选中的对象有效（在选择对象前，应先用鼠标左键确认要接受输入的数据输入文本框，下同）。Shift+鼠标左键：选择多个对象，这种方法是以追加的方式进行的，操作时,按住Shift键，同时用鼠标左键选取所要选择的对象，则所选择的对象都会被选取。用矩形框选择（鼠标左键）：选择多个对象，操作时，在屏幕上按住鼠标左键，拖出一个矩形框来，则被矩形框所包围的介法对象都公被选中。这里所说的合法是指满足输入的要求，例如要求输入的是点对象，则被矩形框所包围的对象中只有点对象会被选中。Ctrl+鼠标左键：用多边形框选取多个对象，类似于矩形框选择方法。操作时，按住Ctrl键，同时用鼠标左键在屏幕上选择若干点位置，则系统会将这点依次连线形成一个多边形框，则被包围在矩形框中的对象会被选中。这种方法适合于形状不规则的复杂模型。鼠标右键：取消一个已选中对象。操作时:将鼠标移动到所要操作的对象上,单击右键，则先前已被选定的该对象将会被取消。该方法用于从已选对象组中剔除不合适的对象。.按语法从键盘直接输入Patran中的所有对象元素都是有标号的，这样可以方便的区分对象，也可以有效地进行管理和操作，比如借助于标号进行选择输入。Patran中根据标号输入有一套完整的语法规定，用户可以按照这些规定方便的输入对象。下面，通过例子来加以说明。1几何编号关键字有point、curve^surface^solid。点的输入：例如要输入一个点，可用键盘输入“point8"（表示输入标号为8的点），“point379”（表示输入标号为3、7、9的点），“point3:7”（表示输入标号从3到7的点），“point5:18:2”（表示输入标号从5开始到18结束，间隔为2的点,即输入标号为5、7、9、11.…17的点），“curve3.2”（输入标号为3的曲线的第2个点），“surface7.2.2”（输入标号为7的曲面的第2条边的第2个点），“solid”（输入标号为5的实体的第3个曲面的第2条边的第1个点）等。线的输入：要输入曲线（直线），可用键盘直接输入“curve3"（输入标号为3的曲线），“surface3.1"（输入标号为3的曲面的第1条边），“solid7.2.2”（输入标号为7的实体的第2个曲面的第2条边）等。曲面的输入：可直接键入“surface7”（输入标号为7的区面），“solid5.1”（输入标号为5的实体的第1个曲面）等。实体的输入也类似于上边点线面的输入方法，可参照进行。FEM编号关键字有node、element（可简写为ele）节点的输入：类似于几何点的输入，只是关键字不同，如“node3"，“node1711”，“node3:10"，“node1:18:3”等。单元的输入：例如“element3","element3:9","element3:9:2","element3,712:18"（表示输入标号为3、7、12、13、14……18的单元）等。直接输入点的坐标Patran中用方括号”]”来表示坐标，坐标各分量之间可以用逗号斜杠”/*戈空格隔开，可以使用绝对坐标，也可以使用相对坐标，下面就以例子来说明。如“[0,7,8「，”[3.1/-17.5/19]”，“[0.318.29-17.0「，”[yp7yn80.3「（表示该点的x坐标与标号为7点的y坐标相同，y坐标与标号为8的节点的y坐标相同，z坐标是0.3）等。2.4直接输入矢量Patran中用尖括号“<>”来表示矢量，类似于几何点的输入，各分量之间可以用斜杠“/”或空格隔开,如“<705>”。三.Patran建模和分析的一般流程MSC.Patran建模和分析的一般流程如图1-4所示:图1-4Patran分析流程图四.一个典型工程问题的分析过程为了使读者对Patran和Nastran的使用有一个初步的了解，下面给出一个典型工程问题的例子，这个例子包括了分析过程的几个步骤：在输入几何模型、有限元网格模型、材料定义、单元属性定义、边界条件的定义、提交分析、结果显示。此例是发动机活塞的有限元分析，其目的是检验该活塞的结构强度。活塞顶部受到向下的均布载荷为lOMPa,材料弹性模量E=2.1xl0"pa，泊松比以=0.3。lOMPa图1-5.新建一个数据库文件，【File】1）选择菜单【File】-*New,文件名一输入文件名piston,单击OK10AnalysisCode-*MSC.Nastran,AnalysisType-*Structural,单击—ok」。.导入CAD几何模型选择菜单[File]-*Import,Object-*Model,Somce-*Parasolidxmt»选择piston.x_t,单击阿仔|,单击0K|o.划分有限元网格，dements划分网格：Action-*Create?Object->Mesh,Type-*Solid,ElemShape—fTet,MesherTetmesh,TopologyTetlO»InputList-*Solid1,选中AutomaticCalculation*单击）Apply10141[.施加边界条件，Uads/BC1）施加固定约束：Action-*Create,Object-*Displacement,Type-*Nodal»NewSetName-dis,单击1nM闻…|,Translations*^1T2T3>-*<000>,Rotations<RlR2R3>-<000>,单彳ok|,单击selectApplicationRegion选中Geometiy,SelectGeometryEntities-*Solid1.31.8,单击HAdd|,单击QKI，单击Apply|o2）施加均布载荷：Action-*CreatetObject-*Pressure,Type-*ElementUnifonn,NewSetName-*Pre,TargetElementTypet-*3D,单击]inputData…|Pressiue->1.0e7,单击OK|>单击sefectApplicationRegion…，选中Geometry,SelectSolidFaces-*Solid1.32,单击Add|,单击|ok单击Applyo.定义材料属性，Merisis定义材料：ActionCreate>Object—Isotropic,MethodfManualInput,MaterialName—steel,单击I忤⑪Properties…|,ConstitutiveModel-*LinearElastict

ElasticModuhis-*2.lei1,PoissonRatio--0.3,单击I0K|,单击即刈除.定义单元属性，Pr"er…1）定义单元屈性：Action-*Create,Object-*3D.Type-*Solid,PropeilySetName-*pro»Option（s）-*Homogeneous>StandardFonnulation,单击inputProperties...,MaterialName-*Steel（在MaterialPropertySets中选择），单击。J,SelectMembers-*Solid1，单击IAdd|，单击Apply|o.进行分析，Analysis1）进行分析：ActionAnalyze,Object—EntireModel,Method—AnalysisDeck,JobName—piston,单击Solution-ype..,SolutionI\pe-*LINEARSTATIC,单击ok|apply。打开NASTRAN,选择piston.bdf*单击,Rg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Nastian的运行情况，运算完成之后，计算机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：Action-*AccessResults,Object-*AttachXDB,Method-*ResultEntities,SelectResultFile,文件名一piston.xdb,单击0K单击Applyo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;&.后处理，RM，1）显示应力云纹图：Action—Create,Object—QuickPlot,SelectResultCases1Default,Al：StaticSubcasetSelectFringeResult-*StressTensor,Quantity-vonMises,单击。此时，活塞模型的vonMises弯曲应力云纹图就显示出来，如图1・6所示。MSCPatan200519-OooOo2206:111054009.Frngo:EofsultA1:St8ticSubcs$ezSitgogFrngo:EofsultA1:St8ticSubcs$ezSitgogTensor.91NOOtl842十00。_7724008702^00aB632-008I562+03&4924OOF，4.22t00.3.62208.282十008，212400&H1w00喟727-00?一28HOOfiLdefaULFnngeMax105Ao09@Nd6384Mn2.81*006@>Nd3784图1-62）显示位移变形图：Action-*Create,Object-*QuickPlot,SelectResultCases-*Defaults1：StaticSubcase,SelectDefbnnationResult—DisplacementsTranslational,Quantity—•Magnitude,单击_Apply_o此时，活塞模型的位移变

形图就显示出来,如图1・7所示。MSC.P*g2JOE1%0“0622.10:07Dalonr:Doiauit.AlSiaticSubcesoDizplacomomsTrandaiartal,defaun..Delormaiiori:Max5.65004defaun..Delormaiiori:Max5.65004®Nd1612图图1-7第二章悬臂梁的有限元建模与变形分析一一维单元.新建一数据库文件，【File】1）【File】—New,文件名—beam-lD,ok|AnalysisCode-*MSC.Nastian,AnalysisType-*Stnichiral»冰|o.创建几何模型，Geometry|1）创建几何点：Action-*Create,Object-*Point,Method-*XYZ,Pointl-*[000]，去掉AutoExect即曲_|,Point2f[1000]Apply|。（注：AutoExecute和啊卜|不要同时选中，本文后面均泉选中AutoExecute）2）创建曲线：Action-*Create,Object—Curve,Method-*Point,Option-*2Point,Curve19StallingPointList-kpoint1,EndingPointList-"point2,即9卜I0.划分有限元网格,1）建立网格种子：Action一Cieate,Object—MeshSeed,Type—Uniform,NumberofElement,Number-*40,CurveList—CurveL舸卜I。2）划分网格：Action-^Create>Object—Mesh,Type—Curve,Topology—Bar2,CurveList—Curve1,ApplyIo.施加边界条件，气1）施加固定约束：Action—Create,Object->DisplacementsType—Nodal,NewSetName-dis1inputDate,,,,Translations<TlT2T3>-*<000>,Rotations<RlR2R3>fvo00>ok|,ITsefectAppBcafonRegion…，选中FEM,SelectNodes—NodebAdd[,IOK|,Apply]o2）施加均布载荷：ActionCreate.ObjectCIDDistributedLoad,Type-*ElementUnifomitNewSetName->CID1,TargetElementTypet->ID,InputData,DistrForce<FlF2F3>"*<0-1.0e50>,OKI,SelectApplicationRegion...,选中FEM,SelectIDElements->Elin1:40,0KApply|oEg.定义材料属性，定义材料：Action-^Create,Object—Isotropic,MethodManualInput,MaterialName—steeLL_师次Properties.m9ConstitutiveModel—LinearElastic,ElasticModuhis-2.lell,PoissonRatio-*0.3,OK_Apply|o除.定义单元属性，上_定义单元属性：ActionCreatefObject—ID,TypeBeamtPropertySetNamefprol,Option（s）-GeneralSection>StandardFormulation,inputProperties...,单击CreateSection,ActionCreate,Object—StandardShape,Method-NASTRANStandard,SectionName-*rect,单击【>】，选择■,W-0.05,H—Add0KLMaterialName-*Steel（在MaterialPropeitySets中选择），BarOrientation-><0,1,0>,OKLSelectMembers—Curve1,

Add,_Appty_oR7.进行分析，^ysis1）进行分析：Action—Analyze,Object—EntireModel,Method—AnalysisDeck,JobNamebeam-1D,单击SolutionType...；SolutionType-LINEARSTATIC,okJ,_Apply」。打开NASTRAN,选择beam・lD.bdf,—=」。此时,Patran公将模型提交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：Action-*AccessResults,Object->AttachXDB,MethodResultEntities,ISelectResultsFile…卜文件名~beaill-1D.Xdb,OKApply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。8.1）后处理,Results显示应力云纹图:ActionCreatetObject-QuickPlot,SelectResultCases8.1）后处理,Results显示应力云纹图:ActionCreatetObject-QuickPlot,SelectResultCasesDefaultStaticSubcasetSelectFringeResultBarStressestBending,Quantity—vonMises6.000086.60^0085204008,_加曲o此时，有限元模型的vonMises弯曲应力云纹图就显示出来，如图2-1所示。6.000086.60^0085204008MSC.Petran20U531-Ma/-U71937:11Fringe:DefaultAlStoticSubccse,BarStressesBending,vonMiseszAtPointC4.80^0084400084co7083607083.20+008.5.70-0032.80008.5.70-0032.800082.40+0082.0000越1.60+008120+0088004-0074000075.70-003IdetaulLFririgeMax6.00*008<§>Nd1Min5.70-003©Nd41图2・12）显示位移云纹图：ActionCreate,Object-QuickPlot,SelectResultCasesDefaultStaticSubcase,SelectDefbnnationResultDisplacementsTranslationaLQuantity-*Magnitude,Apply。此时，有限元模型向位移变形图就显示出来,

如图2-2所示。MSCPetren200531-卜伯广071938:00Delurrn.DRtiullA1StaticSuJudisezDispldujern=jrrszTransIaliontiL图2-2图2-2deiauli_Deforrnation:Max1.44-001@Nd4l二.2维单元.新建一数据库文件，【File】[File]—New,文件名-*beam-2D*0K|AnalysisCode-*MSC.Nastran,AnalysisType—Structural,0KJ。.创建几何模型，Geometry1）创建几何点:Action-*Create,Object—Point,Method-XYZ,Pointl-*[000],apply,Point2-*[1000],Point3f[010],apply»Point4->[1010],_Apply2）创建曲线：Action->Create»Object—Curve,Method->Point,Option—2Point,CuiveEStartingPointList—point1,EndingPointList—point2,_CurveStallingPointList—point3,EndingPointListpoint4,Apply|o3）创建曲面：ActionCreatetObject->Surface,Method—Curve,Option—2Curve,Surface1,StartingCurveList—Curve1,EndingCurveList—Curve2,Apply|o划分有限元网格,Eletnents划分有限元网格,Eletnents1）建立网格种子：Action—Create,Object-MeshSeed,Type—Uniform,NumberofElement,Number-MO,AutoExecutetCurveList—Curve1,_Appjy_,NumberofElement,Number-*2,AutoExecute,CuiveList—Surface1.3,Apply|o2）划分网格：ActionCreate>Object—Mesh,TypeSiuface,ElemShape-Quad,MesheLIsomesh,Topology—Quad8,SurfaceListSurface11ApplyloLoads/BCs

.施加边界条件，1）施加固定约束：Action-Create,Object-*Displacement,Type—Nodal,NewSetName—dis2,inputData…,Translations<TlT2T3>—<000>,Rotations<RlR2R3>fv000>,ok,setectApplicationRegion…Geometry,SelectGeometiyEntities-*Surface1.1,Addok,]_Apply_|o2）施加均布载荷：Action-*Create,Object-*CIDDistributedLoad,Type-*ElementUniform,NewSetNameCID2,TargetElement1ype—2D,inputDJn…，SurfDistrForce<FlF2F3>-><0-1.0e50>,ok）,s—ct即曲曲」Region…|,Geometry.SelectSuiiacesorEdges-*Surface1.2,Add|,ok,_Apply_|o.定义材料属性，M:上小定义材料：Action-*CreatetObject—Isotropic,Method-*ManualInput,MaterialNamesteelinputData...,ConstitutiveModel—LinearElastic,ElasticModulus-*2.1elEPoissonRatio-0.3,；o«炯加|o.定义单元属性，…1）定义单元属性：ActionCreate,Object—2D,Typeshell,PropeitySetName—pro.Option（s）HomogeneousStandardFoniiulatioiitinputProperties二,MaterialName—Steel（在MaterialPropertySets中选择），Tliickness-0.05,[0K],SelectMembers-^Surface1,am|_Apply_|oR.进行分析，1）进行分析：Action—Analyze,Object—EntireModel,MethodAnalysisDeck>JobNamebeam-2D,单击[=…口，SolutionType-*LINEARSTATIC,Iok,Apply|o打开NASTRAN,选择beam-2D.bdf,Run|o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：Action-*AccessResults,Object-*AttachXDB,Method—ResultEntities>ISelectResultsFfe...],文件名—beam，2D.Xdb,okApply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,Results8.后处理,Results1）显示应力云纹图：Action-*Create,Object-*QuickPlot,SelectResultCasesDefaultStaticSubcase,SelectFringeResultStressTensor,QuantityvonMises,_Apply_|o此时，2D模型的vonMises弯曲应力云纹图就显示出来，如图2-3所示。

MSC.Patran200531-MayO719:41:18Fnnce:DetaultAlStaticSub^se.StressTensorvorMises.AtZZ5.86-00815.47005.08-00469-00X―5.86-00815.47005.08-003.9100352-00.23+3052.35-003.13-008274201.56-00196-001.17-007.84-004.30-0083.9100352-00.23+3052.35-003.13-008274201.56-00196-001.17-007.84-003.93*00712.28-005,defauhFnngeMax5.86+008<&Nd166Min228/005®7d41图2・32）显示位移变形图：Action-*Create,Object-*QuickPlot,SelectResultCasesDefaultStaticSubcase,SelectDefbnnationResult-*DisplacementsTranslational,Quantity—Magnitude,—Apply_|o此时，2D模型的位移变形图就显示出来，如图2-4所示。h/SC.Pairan2005314勺0?9:41:35Deforrr.Cefaul;A1SialicSubcase,CisplacementeTarslatioriaCdetault_Defo'rn3ton:Max,^4-0C1S>Slc2D5图2-4三.3D单元1.新建一数据库文件，【File】）[File]—New,文件名—beani-3D,okoAnalysisCode^MSC.Nastran,AnalysisType—StnictiiraLok.创建几何模型，、。史1）创建几何点:Action—Create,Object—Point,Method—XYZ,Point1-[000],即可|,Point2f[1000],_即的_Point3f[010],_Apply_|,Point4f[ioio],Lappm_Jo2）创建曲线：Action-Create,Object—Curve,Method-*Point,Option—2Point,Curve1,StartingPointListpoint1,EndingPointListpoint2,_Apply_Curve2,StallingPointListpoint3,EndingPointListpoint4,|_Appty_]。3）创建曲面:Action-^Create,Object-*Stuface,MethodfCurve,Option-*2Curve.Surface1,StartingCurveList—Curve1,EndingCurveList—Curve2,Apply|。4）创建实体：Action-*Create,Object-*Solid,Method-*Extnide,SolidTypeQ,TranslationVector—<000.05>,SurfaceListSurface1,即^|o.划分有限元网格，”-31）建立网格种子：Action—Create,Object-*MeshSeed,Type—Uniform,NumberofElement,Number40,CurveList一Solid1.4.3,_ApplyNumberofElement,Number^5,CurveList—Solid1.1.2._Apply_NiunberofElement,Numberfl,CuiveList-*Solid1.1.3,__|。2）划分网格：Action-CreatetObject—MeshgType—Solid.ElemShape-*Hex»MesherfIsomesh,Topology-Hex8,SolidList-*Solid1,_Apply||o.施加边界条件，Loads/BCs1）施加固定约束：Action-*Create,Object-*Displacement,Type—Nodal,NewSetName—dis3,inputData...,Translations<TlT273>-><000>,Rotations<RlR2R3>fV0o0>,OK,_SelectApplicationRegion...],FEM,Select-*Node1:452:41,AddJ,[OK,Apply|o2）施加均布载荷：Action-*Create,Object—CIDDistributedLoad,Type-*ElementUniform,NewSetName-*CID3,TargetElementType-*31inputData....DistrForce<FlF2F3>-^<0-1.0e50>,ok,selectAppucatfonFte*n…,Geometry»SelectSolidFaceSolid1.4,Add|,ok,_Apply_|oE『.定义材料属性，M"w定义材料：ActionCreate,Object-*Isotropic,Method-*ManualInput,MaterialNamesteel,inputData..：,ConstitutiveModel-^LinearElastic,ElasticModulus->2.lei1,PoissonRatio-*0.3,0K1,_Apply_|0除.定义单元属性，-°P"_定义单元属性：ActionCreate,Object—3D.Type—Solid,PropertySetNamefpro,Option（s）-Homogeneous、StandardFonnulation>Properties,MaterialName-*steel（在MaterialPropertySets中选择），okSelect

MembersSolid1,[。|_Apply_o.进行分析，^ysis1）进行分析：Action-*AnalyzetObject-*EntireModel,TypeAnalysisDeck,JobNamebeam-3D,单击[2皿一卉=],SolutionType-*LINEARSTATIC,，—ApplyIo打开NASTRAN,选择beam-3D.bdf,痴」。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：Action-*AccessResults,Object->AttachXDB,MethodResultEntities,1okJ,|Apply|o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。&.后处理，*皿,1)显示应力云纹图：ActionCreate,Object-QuickPlot,SelectResultCasesDefaultStaticSubcase,SelectFringeResultStressTensor»QuantityvonMises,_Apply_|o此时，3D模型的vonMises弯曲应力云纹图就显示出来，如图2・5所示。MSCPatran200631-MaW)719:49:02MSCPatran200631-MaW)719:49:02~rince:Detault.A1StaticSubcase.StressTersor..vor；bdises.(NON-LA\ERED)2.10*0071.89*0071.68-0071.47+0071.26*0071.05^0078.40,00655+OO3630~0°6421・0052.11+0067.65^003ldefaultFnngeMax3.15*007@Nd207Min7.55+003@Nd287图2・52)显示位移变形图：Action-*Create,Object—QuickPlot,SelectResultCases-*DefaultStaticSubcase,SelectDefbnnationResult-*DisplacementsTranslational,Quantity-*Magnitude,IIIo此时，3D模型的位移变形图就显小出来，如图2・6所示。MSCPmtran2WE19:49:24DeicrmDefaultA':S沿ticSubcaseDisplacements.Translational，箱(gia依4%三上三月■8!」二二二扇k■■/■:工野；*&&图H之之痴吧三三三・「mBBrn・小胃吧叩解7.18-003cefaut.Deformation:

Max7,^8003<§Nd246图2-6第三章受热载荷作用的薄板的有限元建模与温度场求解计算分析模型如图3・1所示:左边界温度500P,右边界温度100℃,上下两端和上下表面的且绝热尺寸：高6米，宽2米，厚0.3米热传导率23.6密度：7800图3-1受热载荷作用的薄板的计算分析模型.新建一数据库文件，【File】[File]-*New,文件名—sheet,OK。AnalysisCode-*MSC.Nastran,Analysisl\pLThermal,|okjo.创建几何模型，Geometry1）创建几何点：Action-*Create,Object—Point,Method—XYZ,Point1-*[000],_Appjy|9Point2f[200]»—Apply_|,Point3f[060],Apply|,Poillt4f[260],ApplyIo2）创建曲线：Action-*Create,Object—Curve.MethodPoint,Option—2Point.Cuive1,StartingPointListpoint1,EndingPointList—point2,_ApplyJ,Curve2,StartingPointList—point3,EndingPointListpoint4.）_ApplyJo3）创建曲面：ActionCreatetObject—Surface,Method—Curve,Option—2Curve,Surface1,StartingCurveList—Curve1,EndingCurveList—Curve2,_ApplyI。3,划分有限元网格，eie1）建立网格种子：ActionCreate,Object—MeshSeed,Type—Unifonn,NumberofElementsNumber一2,CurveList—Curve1,_Apply_|9NrnnberofElement,Number-20,CurveList—Surface1.3,_Apply_jo2）划分网格：Action->CreatefObject—Mesh,Type—Surface,ElemShape—Quad,MesheLIsomesh,Topology—Quad8,SurfaceList-*Surface1,_Apply_|o14.定义温度边界条件，Loads/BCs1）定义材料板的边界条件：Action-*Create.Object->Temp»Type—Nodal,NewSetName-*temp-1,inputData...,Boundarytemperature-^500,ok,selectApplicationRegion...,GeometiyFilter—GeometrytSelectGeometiyEntity-Surfacel.EAdd|»ok,_Apply_NewSetName-*temp-2InputData...,Boundaiytemperatiue-^100,OK],SelectApplicationRegion...,GeometiyFilter—Geometry,SelectGeometiyEntity—Surface1.3,Add|,[ok,Apply|o.定义材料属性，msP*定义材料：ActionCreate,Object—Isotropic.Method—ManualInput,MaterialName—steel,inputProperties^,ConstitutiveModel-*SolidProperties>ThennalConductivity-*23.6,Density-*78001ok,_Appty_|o.定义单元属性，Proper...1）定义单元属性：ActionCreate,Object—2D,Type—shell,PropeitySetName—pro.Option（s）fHomogeneous、StandardFonnulation,_inputProperties二,MaterialNaine->steeK在MaterialPropertySets中选择），Thickness-0.3,ok,SelectMembers-*SiwfaceEAdd|,|Apply|oR.进行分析，Analysis1）进彳了分析：Action-*Analyze,Object-*EntiieModel,Method-*AnalysisDeck,JobName—sheet,单击SolutionType,SolutionType—STEANDYSTATIEANALYSIS,okI，ApplyJo打开NASTRAN,诬择sheet.bdf,~~RunJo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Nastian的运行情况，运算完成之后，计算机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：Action-*AccessResults,Object-*AttachXDB,Method-*ResultEntities,SelectResultsFile...,文件名—sheet.XdbJOK,__Apply_|o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。.后处理，Res"，髭示应力云纹图：Action-*Create,Object-*QuickPlot,SelectResultCases-*Default…，SelectFringeResult-*Temperatxues,_Apply_|o此时，薄板温度分布云纹图就显示出来，如图3・2所示。MSCPeven2C0519-Doc-0617:14OSFringe.Cefeult.AI.Njrt-inyaf.100%。LuacLTornpuMwms,,(N0N4A7EPE〉)473-00田CH02(>*002^0-002斯002期002』O0023)0*002祇-002田C-002典-0023)C*002⑷。・0。2mm?COO*0023)0-002310*002田06002:加OOZ而*00239W2447+03367-09：340^03313-03287232600323a0。207-0018C+00153+001.27-00100*00default_Fnnge;Max500,002@NdIMin1.00+002@Md17图3-2薄板温度分布云纹图图4・1图4・2图4・1图4・2第四章带孔平板的受力分析（平面）问题描述：如图4T所示，带有中心孔的平板一端固定，一端受均匀拉伸载荷lOOWmm.已知几何尺寸和材料特性如下：板的长宽：320X200mm：板的厚度：10mm；圆孔直径：50mm；拉伸载荷100N/mm.材料：.新建一数据库文件，【File】[File]—New,文件名fflat-hole,ok]oAnalysisCode—MSC.Nastran,AnalysisType—Structural,oko.创建几何模型，尸—夕几何屣型如图421）创建曲线:曲线1：Action—Cieate,Object—Curve,Method—2DAicAngles,Cuive1,Radius10.025,StartAngle—0,EndAngle-45,CenterPointList—[000],Apply|；曲线2：Curve2,StartAngle-*45,EndAngle-*90»CenterPointList-*[000],LApply|；曲线3：ActionCreate,Object—Curve,MethodPoint,Option—2Point,Curve3,StartingPointListpoint3,EndingPointList-[00.0550],Apply|.曲线4：Curve4,StartingPointList—point4,EndingPointListf[00.10],匚Apply_|•曲线5：Curve5,StallingPointList-*point5,EndingPointList->[0.0550.10],Apply|；曲线6：Curve6,StartingPointList-*point6»EndingPointList-*[0.160.10].Appty•曲线7：Curve7,StallingPointList—point7,EndingPointList-[0.160.0550],Apply|；曲线8：Curve8,StartingPointList-*point8,EndingPointList->[0.1600]»Apply_|；曲线9：Curve9,StallingPointList-*point9,EndingPointList->[0.05500]>[ApplyI；曲线10：Curve10,StartingPointList—point10,EndingPointList—point1,_Apply_•0]曲线11：Curve11♦StartingPointList-*point4,EndingPointList->[0.0550.0550],|Apply|；曲线12：Curve12,StartingPointList-*point11,EndingPointList-*point6,|Apply|；曲线13：Curve13,StallingPointList—point11,EndingPointList—point8,ApplyI•曲线14：Curve14,StartingPointList—point11,EndingPointListpoint10,|Apply|；曲线15：Curve15,StallingPointList—point11,EndingPointList—point2,Applyo2）创建曲面：Action—Create,Object-*Surface,Method—Trimmed,OptionSurface,Surface1,去除DeleteOuterLoop>OuterLoopList—Curve113215,App»vI,Surface2,OuterLoopList—Curve1514101,Apply|,Action—Create,Object—Surface,MethodfCurve,Surface3,Option—2Curve,StartingCurveList—Curve13,EndingCurveList—Curve9,_Apply」，Surface4,Option-2Curve,StartingCurveList—Curve13,EndingCuiveList-Cuive6,Apply,Surface5,Optioi】f2Curve,StartingCurveList—Curve12,EndingCurveList-Curve4,即网L.划分有限元网格，inr1）划分网格：Action-*Create>ObjectMesh.Type—Surface,ElemShape-Quad,Mesher->Isomesh।Topology—Quad4,SurfaceListSurface1:5,wp”|o2）检验模型：Action—Verify,Object-Elements>TestBoundaries,ApplyIo3）删除多余节点：Action-^EquivalencetObject—AH,Method-*ToleranceCube，Applyo.施加边界条件，LoaWBS1）施加固定约束：Action-Create,ObjectDisplacement,Type—Nodal,NewSetNamelx,_inputData2r,Translations<TlT2T3>f<0,,>,Rotations<RlR2R3>fv,0,0>.—（selectApplicationRegion…,FEM,SelectSuiiacesNodes—Node1:5140:142,ag|,ok|,ApplyNewSetName->ly,inputData...,Translations<TlT2T3>"*<,0,>,Rotations<RlR2R3>fvo,,0>,okI，selectApplicationRegion…|,FEM,SelectSuifacesNodes->Node46:5084:90,a-|,okApply_|,NewSetName-inputDate..」，Translations<TlT2T3>—v,,o>,Rotations<RlR2R3>—v,,_ok|,ISelectAppfcationRegion.,,,FEM,SelectSurfacesNodeS-*Node50»Add，LOKJ，LApply」。2）施加均布载荷：Action-*Create,Object-*CIDDistributedLoad»Type-*ElementUniformtNewSetName—CID,TargetElementTypef2D,Input,DistrForce<FlF2F3>-^<10000>,ok|ysetectApptcationRegion….Geometry,SelectSurfacesorEdgesSurface3:4.3,a「|,okj,Apply|oE黑.定义材料属性，Materials定义材料：ActionCreate,Object—Isotropic,Method—ManualInput,MaterialNaine->steeLinputProperties...,ConstitutiveModel-*LinearElastic,ElasticModulus-1.0e5,PoissonRatio-0.3,1°k|,Apply|o.定义单元属性，FroPH…1）定义单元属性：Action-*Create,Object—2D,Type—shell,PropeitySetNamefsteel,Option（s）HomogeneousStandardFonnulation,mputProperties,,,,MaterialNamefSteel（在MaterialPropertySets中选择）,Thickness-0.01,OK,SelectMembers->Ehn1:93,Add|,Apphr|oR.进行分析，小1厂"1）进行分析：Action-*Analyze,Object—EntireModel,Method-*AnalysisDeck»JobName-*flat-hole,单击Scgcn口工…，SolutionType-*LINEARSTATIC,Hok|_Apply_|o打开NASTRAN,选择flat-hole.bdfRun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：Action-*AccessResults,Object-*AttachXDB,Method-*ResultEntities，!selectResultsFile...|,文件名—flakhole.xdb,0KI，I_Appy_IO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。.后处理，2S1）显示应力云纹图：Action-*Create,Object—QuickPlot,SelectResultCasesDefaultStaticSubcasetSelectFringeResult-*StressTensor,Quantity-*vonMises

ApplyJo此时，带孔平板模型的vonMises弯曲应力云纹图就显示出来，如图4-3所小。302X)0285+002.134-001784-00160K)U142^OL124^00107+0。887400531M、,'1Sb5656UMSCPotran20052bCco0622:13:12FringeDefaufA1StaicSuticase,St-e-sTensor..vanMi=esAlZ2353」302X)0285+002.134-001784-00160K)U142^OL124^00107+0。887400531M、,'1Sb5656UMSCPotran20052bCco0622:13:12FringeDefaufA1StaicSuticase,St-e-sTensor..vanMi=esAlZ2图4-32)髭示位移变形图：Action-*Create,Object-*QuickPlot,SelectResultCases-*DefaultStaticSubcase,SelectDefbnnationResult-*DisplacementsTranslational,Quantity-Magnitude,即川_10此时，带孔平板模型的位移变形图就显示出二;nicSub^p.Ci>pn,-nhitsTranslpjoTh'SCPstfanZJLb21-LeoOb2211：盗Merm旃1rd7孑上睡=二;nicSub^p.Ci>pn,-nhitsTranslpjoTh'SCPstfanZJLb21-LeoOb2211：盗Merm旃1rd7孑上睡=667附枚526Ibi声2.8111S74N6739晶462353n60论］122114・0658>6.747,J0)2-OCdefaulLCeforriidtionPa>.902-003@Nd90图4・4第五章厚壁圆筒的受内压作用时的应力分析分析一个轴向受到约束的承受内压作用的厚壁圆筒，材料是弹性•理想塑性,并服从Von.Mises屈服条件。将高度的厚壁圆筒作为分析对象，本例中采用三维模型进行模拟，取其中1/12(30°)建立有限元模型。模型的几何尺寸和材料参数如图5-1o几何尺寸：内径a=1Omni,外彳ib=20mm高h=5mm材料参数：弹性模量E=8.667e4MPa泊松比//=0.3屈服极限q=17.32MPa载荷：内压力为12.5MPa图5-1.新建一数据库文件，【File】[File]—New,文件名—tube,1oAnalysisCode-*MSC.Nastran,AnalysisType-*Stnictiiral,0K|。e.创建几何模型，Geometry1）创建曲线：曲线1：Action-*Create,Object-*Curve,Method-*2DAicAngles,Curve1,Radius-10,StartAngle—O.EndAngle-30,CenterPointList—[000],_Apply_|；曲线2：Curve2,Radius-*20,StartAngle-*0,EndAngle-*30,CenterPointList-[0001,|Apply|.2）创建曲面：Action-*Create>Object—Surface,Method—Curve,Surface1,Option—2Curve,StartingCurveList—Curve1,EndingCurveList—Curve2,|Apply|o3）创建实体：Action-*Create»Object-*Solid,MethodExtnide,SolidType口,TranslationVector—vo05>,SurfaceList—Surface1,j_Apply_|o4）创建圆柱坐标系：Action-*Create,Object-*Coord,Method-*3Point,Type-*Cyliiidiical,Origin^[000],PointOnAxis-[001],PointOnPlane1-3—[100]，|即曲|o一@.划分有限兀网格，Elements1）建立网格种子：Action—Create,Object—MeshSeed,Type—Unifomi,NumberofElement,Numbei-20,CurveList-*Solid133,_Apply_NumberofElement,Ntunber->8,CurveList—Solid1.2.2,_Apply_NiunberofElement,Number-6,CurveList-*Solid1.2.1>|Apply|02）划分网格：Action-*Create,Object-Mesh,Type—Solid,ElemShape-*Hex»Meshei—Isomesh,TopologyHex8,NodeCoordinateFrames,AnalysisCoordinateFramesCoord1,ok|,InputListSolid1_Apply_|o3）检验模型：Action-*Aerify»Object-*Elements,Test-*Boundaries,I。4）删除多余节点：Action-*EquivalencetObject—AH,Method-*ToleranceCube，匚Apply_|o4.施加边界条件，L。出/BS1）施加固定约束：Action-*Create,Object-*Displacement,Type—Nodal,NewSetNaniefIz,inputData...,Tianslations<T1T2T3>fv,,o>,AnalysisCoordinateFrameCoord1,qkselect丽匕曲“Region…,Geometry,SelectGeometryEntities-*Solid1.516Add|,ok|,|Apply|,NewSetName—It,jinput…，Translations<TlT2T3>fv,o,>,AnalysisCoordinateFrame-CoordI,o«|,selectApptcafonRegion…|,Geometry»SelectGeometiyEntities-*Solid1.31.4,AddI,ok,|Apply|o2）施加内压力：ActionCreate,Object—Piessure,Type-*ElementUnifomi,NewSetNamefp.TargetElementTypet-3D,inputData2rPresstwe-^125Qk|,selectApplicationRegion…|,Geometry,SelectSolidFaces-*Solid>[Add],OKJ,Applyo.定义材料属性，Mmrial，定义材料：Action-*Create>Object—Isotropic,Method—ManualInput,MaterialName—m1,|即这Properties1ConstitutiveModel-*LinearElastic,ElasticModulus_8.667e4,PoissonRatio-*0.3,_ok_Apply,|inputProperties…],ConstitutiveModelElastoplastic,NonlinearDateInputHardeningSlope,HardeningSlope=09YieldPoint=17.32»然].定义单元属性，F—•定义单元属性:ActionCreate»Object-3D,Type—Solid,PropertySetNamefpro,Option（s）-Homogeneous、StandardFormulation,inputProperties二,MaterialNaine->inK在MaterialPropertySets中选择），OK,SelectMembers-*Solid19Add|,Apply|o.进行分析，Analysis1）进行分析：ActionAnalyze.Object—EntireModel.Method-^AnalysisDeck,JobName-*tube,单击]Solution-ype.,SolutionType-*NONLINEARSTATIC,OK,单击SubcasestAvailableSubcases选择Default,SubcaseOptions,I；喻UtRe百ugstS]Fromtype-*Advanced▼|,IntermediateOutputOption：

fI，LApply」，_09noe1」»L.卜J-打开NASTRAN,选择tube.bdf,Run|。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，计算机的扬