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1、演讲人: 赵鹏 MSC Nastran2017 新功能培训 目录 动力学 引脚 连接模块和PCB 焊点 作为引脚和PCB之间的连接； 粘胶 帮助支撑模块，释放焊料和引脚之间 的应力 在在集成电路生产和封装过程中，焊料广泛用于连接不同的芯片或线路，其蠕变集成电路生产和封装过程中，焊料广泛用于连接不同的芯片或线路，其蠕变 行为对芯片的性能和耐久性有显著影响。行为对芯片的性能和耐久性有显著影响。 Anand蠕变模型在蠕变模型在IC工业中被广泛工业中被广泛采用，用以采用，用以描述焊料材料的蠕变行为。描述焊料材料的蠕变行为。 在现有的在现有的SOL 400的粘塑形材料增加了新的选项的粘塑形材料增加了新的
2、选项 (MATVP) 倒装芯片封装中焊料球的轴对称分析 焊料球的材料特性随温度变化 温度载荷 初始温度是 20 C 工作温度是125 C 实例 焊料 有黏着力接触的粘接接触 很多仿真涉及到多个组件的装配。装配过程通过各种工艺流程实现，如铆接， 螺栓，点焊，缝焊，或粘合。 对每一个离散的连接都建立模型往往成本太高 粘接接触功能是用来简化降低计算成本的。虽然这种方法容易使用，但往往会导致 结构过于刚性，因为高效的连接是刚性连接。 为了缓解这一点，引入了有黏着力的接触功能 连接不再是刚性的 用户输入组件之间的有效刚度 支持SOL 101 112, 200 和 SOL 400 一般和永久接触 SOL
3、103 - SOL 112只有永久接触 只支持Segment 对Segment 针对各种粘接接触的有黏着力接触 用户界面 使用 PARAM,CDBMSG05,2 输出初始准刚度值 刚度通过几何接触参数 BCONPRG定义 需要定义有黏着力接触的法向和切向刚度 可以是定值，或者依赖于相对位移和温度变化 实例单一剪切实例 3 块平板 上部的板有6个接触体，每 个都有紧固件 定义2种不同的黏着力刚度 (定值) 针对各种粘接接触的有黏着力接触 普通粘接和黏着力粘接结果的比较 一边固定，另一边加载 研究X方向的位移 可以打印出力/力矩结果到f06文件 普通粘接接触 (最大值 0.183) 黏着力粘接接触
4、(最大值 0.215) 转子动力学 支持的单元： 0D: CONM1, CONM2 1D: CBEAM, CBAR 2D: CQUADX (CQUADH), CTRIAX (CTRIAH) (仅适用于固定参考系) 3D: CTETRA, CPENTA, CHEXA, CQUAD4, CQUAD8, CTRIA3, CTRIA6 支持的求解: SOL 101 (Statics), SOL 103 (Real Eigenvalue) , SOL 107 (Direct Complex Eigenvalue), SOL 108 (Direct Frequency Response), SOL 109
5、 (Direct Transient Response), SOL 129 (Nonlinear Transient Response), SOL 200 and SOL 400 Note * SOL 129 和 SOL 400 支持到阻尼非线性,如:NLRGAP, NOLINi, NLRSFD. * CTRIA3 和CTRIA6单元当前不支持固定参考系分析. 3-D转子动力学 转子动力学新功能 不平衡负载瞬态分析 在固定参考框架的分析中，Nastran UNBALNC卡片有选项定义不平衡负载瞬态分 析中质量和速度的修正项 Flag to include correction terms EP
6、OINTS to extract correction loads 转子结构阻尼参数 附加阻尼参数引入到 RSPINR/RSPINT卡片中用于分别控制每个转子结构阻尼 在SOL 107 ASYNC多转子模态求解中，涡动参数通过RGYRO卡片定义 RSPINR/RSPINT中新的选项 优点:每个转子可以有依赖于转子速 度各自的阻尼参数。 ASYNC SOL 107分析中，RGYRO卡片中的新选项 优点优点: 在不同转速下，通过涡动速度可以获得多级转子的 粘性阻尼矩阵 模态分析 SOL110支持坎贝尔图 SOL 110和SOL 111支持2D和3D转子分析 -这个新功能对于大模型分析性能有显著提升
7、 -直接求解转换为模态求解 模态求解模态求解直接求解直接求解 Time (direct)Time (modal)Reduction 频响应4754291% 优 化 质量最小化条件下的应力约束 在拓扑优化中，可以有效的考虑Von Mises应力约束 (使用伴随灵敏度) 低密度单元的应力会被过滤掉 支持实体单元 好处 经常需要应力失效准则 质量约束的经典拓扑优化不能直接满足设计要求。此外，质量约束很难定义。 拓扑优化 (SOL 200) 最大构件尺寸约束 拓扑优化中指定最大构件尺寸控制 支持2D和3D单元 好处 避免厚的构件尺寸从而抑制了一些制造工艺流程，如铸造 可以产生更小的部件得到保守的冗余设
8、计 拓扑优化 (SOL 200) 初始网格 Dmin=5.0, no Dmax Dmin=5.0, Dmax=10.0 MSC Nastran新增的内嵌振动疲劳支持SOL 200 在SOL 200中，通过 Analysis=MFREQ 和 Analysis=DFREQ支持 新的响应类型 FRFTG Life Log of Life Damage Log of Damage 安全系数 SOL 200的优化新功能 数值方法和HPC ACMS (自动部件模态综合法) 是一种改善后的模态分析技术，主要应用于各 个行业所有的振动和/或振动噪声分析，尤其应用于汽车行业 新版本的 ACMS, 从 MSC N
9、astran 2016.0释放之后称之为加速的 ACMS , 现 支持外部超单元的创建和所有A集合缩减求解路径 Adams MNF 文件生成 动力总成模型A集合缩减 加速ACMS对内存的需求减少，提高了SMP的规模和鲁棒性 高频内噪声分析会自动调用DMP 并行 (流体特征值提取) ACMS 和高性能计算新增功能 外部超单元分析在汽车行业是比较普遍的 典型的应用案例: 发动机机体模型缩矩到安装点，MNFs 使用ACMS生成外部超单元效率高。现在加速的ACMS也支持外部超单元，相比 于原有的ACMS，加速的ACMS提供更好的计算性能和并行规模 实例: 新的ACMS 现在支持生成外部超单元 No.
10、of DOF 6.0 million No. of grid points1.0 million No. of 2D elementsNone No. of 3D elements610,624 No. of Aset points 1 No. of modes 128 加速的ACMS对内存的要求明显高于原有的方法 内存需求随着SMP并行处理器使用的数量增加而增加。当没有足够内存的时 候，可以限制SMP并行数 加速的ACMS性能效益就不能实现 Nastran 2017.0，内存需求显著减少，尤其针对实体单元 ACMS减少内存的需求 No. of DOF 21.9 million No. of
11、2D elements None No. of grid points 3.7 million No. of 3D elements 2.2 million No. of modes 200 VersionNo. of coresOverhead mem (Mb)Dynamic mem (Mb)Total mem used (Mb) 2016.0127343129,762137,105 2017.012734374,06781,410 2016.0167343n/an/a 2017.016734393,257100,600 注意这个模型在注意这个模型在2016.0版本中使用版本中使用16核，核
12、，256GB内存是不能计算的内存是不能计算的 缩矩效应 汽车行业增加声学分析的频率范围 结构750 Hz; 流体1500 Hz (内噪声) 流体特征值会消耗大量的时间 Nastran 2017.0版本中， SOL 111包含内流场模型的作业对于流体特征值会使用并 行求解 DMP 必须由用户指定 使用Lanczos法频率段并行 实例 流体模型：198,713 DOF 频域范围：0 1500 Hz 范围内流体模态的阶数：3,118 递交作业使用 dmp=4 流体特征值计算的时间： 2016.0 版本 (串行运行): 20.5 分钟(elapsed) 2017.0 版本(基于频率段的 DMP并行):
13、 5 分钟 DMP 并行提取流体特征值 LUSOL方法需要定义 PARAM,AUTOMSET,LUSOL LUSOL包的优点是在LU内部分解减少不稳定性 LUSOL可以用于提高冗余约束去除算法的鲁棒性，尤其对用户在定义MPC输入有 冲突，生成病态约束矩阵，最终报错或者冗余特征值求解的情况计算效率提高 LUSOL: AUTOMSET新的鲁棒性的选项 从MSC Nastran和Adams得到特征值之间的差异进行了研究，发现由于MSC Nastran去除了5个约束而不是3个约束 SOL107 求解过约束RMG约束矩阵的特征值 MSC Nastran 2017.0 PARAM,AUTOMSET,LUS
14、OL RESULTS E I G E N V A L U E S at time = 0.00000E+00 Number Real(cycles/unit time) Imag.(cycles/unit time) 1 0.00000e+00 2 -3.55041e-41 3 -1.89477e+01 +/-3.03515e+02 4 -1.65392e+01 +/-3.91874e+02 ADAMS RESULTS E I G E N V A L U E S at time = 0.00000E+00 Number Real(cycles/second) Imag.(cycles/seco
15、nd) 1 0.00000E+00 +/-0.00000E+00 2 -1.89481E+01 +/-3.03517E+02 3 -1.65387E+01 +/-3.91872E+02 MSC Nastran 2016.0 PARAM,AUTOMSET,YES RESULTS E I G E N V A L U E S at time = 0.00000E+00 Number Real(cycles/unit time) Imag.(cycles/unit time) 1 0.00000e+00 2 0.00000e+00 3 0.00000e+00 4 0.00000e+00 5 1.66143e-07 假特征值被删除从而和Adams的 结果匹配的非常好 用户界面 MSC Nastran HDF5 结果数据库 一种新的分层数据格式的数据库(HDF5) 多种数据对象的通用数据模型 高精度和无限量的数据（总是双精度） 高性能并行IO和数据压缩 独立的平台，支持多种编程语言（C+，Python，java） 支持求解类型 SOL 200 和 400 SOL 101, 103, 105, 107, 108, 109, 110, 111 和112 支持数据类型 所有主要
