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1、MSC.NASTRAN基础培训基础培训 MSC公司成都办事处公司成都办事处2021/7/241第 0 章 MSC.Software公司 公司概况公司概况MSC公司建于公司建于1963年。年。总部：美国洛杉机。总部：美国洛杉机。分部：欧洲（德国）和日本分部：欧洲（德国）和日本办事处：办事处：30多个国家设有办事处多个国家设有办事处亚太办事处：东京总部，大板分公司亚太办事处：东京总部，大板分公司汉城，悉尼，台北汉城，悉尼，台北 中中国国办办事事处处：北北京京、上上海海、成成都都、深深圳圳雇员：技术工程师雇员：技术工程师680多人多人2021/7/242MSC.Software公司公司第第 一一 笔
2、笔 业业 务务 ： NASA通通 用用 有有 限限 元元 结结 构构 分分 析析 程程 序序NASTRAN开发（开发（1963年）年） 1970年开发年开发NASTRAN商业版本商业版本MSC/NASTARN 1983年股票上市年股票上市 1993年年 收收 购购 世世 界界 著著 名名 CAD软软 件件 供供 应应 商商 Aries Technology 公司公司 1994年收购年收购CAE领域第二软件供应商领域第二软件供应商PDA工程工程公司公司 1998年收购年收购MARC公司公司 1999年收购年收购Work Model 公司公司2001年与法国年与法国DASSAULT战略同盟战略同盟
3、 2002年收购年收购MDI公司（公司（ADAMS机构运动仿真机构运动仿真)2002年收收购波音公司控制仿真系统年收收购波音公司控制仿真系统EASY52021/7/243主要产品：主要产品：1）大型通用有限元程序）大型通用有限元程序MSC/NASTRAN2）非线性有限元分析程序）非线性有限元分析程序MSC/MARC3）三维非线性和瞬态动力学软件三维非线性和瞬态动力学软件MSC/DYTRAN4）通用有限元前后置处理系统通用有限元前后置处理系统MSC/PATRAN5）结构疲劳寿命预测仿真系统结构疲劳寿命预测仿真系统MSC/FATIGUE6）机构运动仿真软件机构运动仿真软件MSC/ADAMS7）通用
4、有限元分析系统通用有限元分析系统MSC/NASTRANforWindows8）基于基于CAD技术的有限元前后处理器技术的有限元前后处理器MSC/ARIES2021/7/2448）商品化材料数据信息系统）商品化材料数据信息系统MSC/MVISION9）锻压仿真系统锻压仿真系统MSC/SuperForm10)速跌落试验仿真系统速跌落试验仿真系统MSC/DropTest11)面向设计人员的分析软件面向设计人员的分析软件MSC/InCheck12）车辆舒适性预测仿真系统车辆舒适性预测仿真系统MSC/NVH-Manager13）预测系统预测系统MSC/AKUSMOD14）汽车有限元模型处理系统汽车有限元
5、模型处理系统MSC/AMS15）拓扑及形状优化设计软件系统拓扑及形状优化设计软件系统MSC/Construct16）成型仿真系统成型仿真系统MSC/SuperModel17）机构运动仿真系统机构运动仿真系统 MSC/WORK MODEL18) 控制仿真系统控制仿真系统 MSC/EASY 52021/7/245MSC产品应用产品应用 航空航天、机械、汽车、船舶、铁道、建筑电航空航天、机械、汽车、船舶、铁道、建筑电子、化工、材料、核能、冶金、地矿、生物医子、化工、材料、核能、冶金、地矿、生物医学及教学与科研等领域和部门学及教学与科研等领域和部门 92%的机械设计制造的机械设计制造; ; 97%的汽
6、车的汽车; ; 95%的的航空航天航空航天; ;98%国防。国防。 MSC MSC公司产品占公司产品占CAECAE领域领域40%40%市场市场 2021/7/246服务方式服务方式1）热线咨询服务）热线咨询服务2）遍布世界各地的）遍布世界各地的MSC办事处办事处3）定期与专门培训）定期与专门培训4）定期召开）定期召开MSC用户会议用户会议5）网上服务）网上服务2021/7/247第第 1 章章 MSC.NASTRAN2021/7/2481 NASTRAN与MSC/NASTRAN NASTRAN 程序由来程序由来 1) NASTRAN (NAsa STRuctural ANalysis）是一个大
7、 型、通用有限元结构分析计算机程序2) 在美国国家宇航局 ( National Aeronautics and Space Administration，简称 NASA) 主办下研制与 发展的3) 1964年1月，NASA制定任务书4) 由计算机科学(Compnter Sciences)、Martin 公公 司和司和MSC组成研制队承包程序研制5) 1968年5月 ，该程序首先在Goddard运行 2021/7/249NASTRAN NASTRAN 专利专利lCOSMIC/NASTRAN:COSMIC维护的非专利版lMSC/NASTRAN:MSC公司发展的专利版公司发展的专利版lUAI/NAS
8、TRAN:通用分析专利版本lSPERRY/NASTRAN:SPERRYUNIVAC公司专利版lMARC/NASTRAN：MARC分析与研究专利版分析与研究专利版lDTNSRDC/NASTRAN：DavidTaylor海军舰艇研究发展中心专利版lNKF/NASTRAN：NKF工程协会专利版lCOSMOS/NASTRAN:COSMOS公司专利版2021/7/24102 MSC/NASTRAN2 MSC/NASTRAN开发历史开发历史1964年，MSC承担美国航空航天局（NASA）主持NASTRAN的开发1971年，MSC推出专利版MSC/NASTRAN1973年，年，MSC指指定为定为NASTRA
9、N(NASA)维护商维护商1989年, 发布经重大改进的MSC/NASTRAN661991年，将年，将CAD技术引入技术引入MSC/NASTRANV67.5及相及相 应产品应产品 Nastran for WindowNastran for Window 19941994年，年，MSCMSC公司发布了经重大改进的公司发布了经重大改进的MSC/NASRANV68MSC/NASRANV68 版版 2021/7/24111994年，MSC与PDAE合并,形成了以MSC/NASTRAN为核心的MSCMSC产品系列产品系列 如：MSC.MVISION、MSC.PATRAN、 MSC.THERMAL、MSC
10、.FEA、MSC/DYTRAN、 MSC.FATIGUE、MSC.AFEA等1995年,MSC/NASTRANV68.2版 1996年,MSC/NATRANV69版 1997年, MSC/NASTRANV70版 2001 2001年年,MSC/NASTRAN2001,MSC/NASTRAN2001版版2021/7/24123 MSC/NASTRAN3 MSC/NASTRAN主要特点与功能主要特点与功能 MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 的主要特点的主要特点 1)1)大型、通用、功能齐全、适用面广大型、通用、功能齐全、适用面广2)极高的软件可靠性可靠性3)世界领先的计算结构技术先进
11、性4)独特的DMAP语言5)标准的输入/输出格式2021/7/24134 MSC/NASTRAN 4 MSC/NASTRAN 主要功能主要功能 1)1)静力分析静力分析l l线性静力分析（包括惯性卸载）线性静力分析（包括惯性卸载）l l屈曲分析屈曲分析 包括线弹性屈曲，弹性非线性屈曲和弹塑性屈曲分析。包括线弹性屈曲，弹性非线性屈曲和弹塑性屈曲分析。l l静力几何与材料非线性分析静力几何与材料非线性分析 包括：大变形（大位移、大转动以及跟随力），非线性弹性，弹塑包括：大变形（大位移、大转动以及跟随力），非线性弹性，弹塑性，蠕变，性，蠕变， 粘弹性以及接触问题。粘弹性以及接触问题。 2) 2)动力
12、分析动力分析 l l正交模态分析（固有频率与振动模态）正交模态分析（固有频率与振动模态）l l直接复特征值分析直接复特征值分析l l 模态复特征值分析模态复特征值分析l l 直接频率响应分析直接频率响应分析l l 模态频率响应分析模态频率响应分析l l 直接瞬态响应分析直接瞬态响应分析l l 模态瞬态响应分析模态瞬态响应分析l l 响应谱分析响应谱分析l l 随机动力分析随机动力分析l l 具有几何和（或）材料非线性的瞬态响应分析具有几何和（或）材料非线性的瞬态响应分析2021/7/24143)3)热传导分析热传导分析 l 线性稳态热传导分析线性稳态热传导分析l l非线性稳态热传导分析非线性稳
13、态热传导分析l l瞬态热传导分析瞬态热传导分析l l 非线性瞬态热传导分析非线性瞬态热传导分析4)4)气动弹性分析气动弹性分析 l 静态气动弹性分析静态气动弹性分析l 动气动弹性分析动气动弹性分析 包括颤振分析，频率响应分析，瞬态响应分析，随机响应分析，包括颤振分析，频率响应分析，瞬态响应分析，随机响应分析， 以及气动伺服弹性分析。以及气动伺服弹性分析。2021/7/24155) 5) 多级超单元分析多级超单元分析 l 线性静力超单元分析线性静力超单元分析l 屈曲超单元分析屈曲超单元分析l 动力超单元分析（模态综合法）动力超单元分析（模态综合法） 包括固有模态分析，直接与模态复特征值，直接与模
14、态频率响包括固有模态分析，直接与模态复特征值，直接与模态频率响 应和直接与模态瞬态响应。应和直接与模态瞬态响应。l 气动弹性响应超单元分析气动弹性响应超单元分析l 颤振超单元分析颤振超单元分析l 稳态与瞬态热传导超单元分析稳态与瞬态热传导超单元分析 l 循环对称（静力、屈曲）超单元分析循环对称（静力、屈曲）超单元分析 6)6)设计敏度分析与结构优化设计敏度分析与结构优化 l l设计敏度分析设计敏度分析l l 多约束结构优化多约束结构优化 2021/7/2416 7) 7) 通用矩阵运算通用矩阵运算 l l 运用运用DMAPDMAP修改修改MSC/NASTRANMSC/NASTRAN固定流程固定
15、流程 l l 建立用户自己的有限元求解系列建立用户自己的有限元求解系列 8) 8) 特殊分析功能特殊分析功能 l l 声响分析声响分析 l l 流体与结构耦合分析流体与结构耦合分析 l l 循环对称分析循环对称分析 l l 层复合材料分析层复合材料分析 2021/7/24175 MSC/NASTRAN的前后处理 1 1、 MSC MSC公司提供的公司提供的 MSC/PATRAN,MSC/ARIES MSC/PATRAN,MSC/ARIES2 2、通用、通用CADCAD软件软件 如如Unigraphics(UG),Pro/ENGINEERUnigraphics(UG),Pro/ENGINEER与
16、与I-DEASI-DEAS等等3 3、所有著名、所有著名CAD/CAMCAD/CAM系统及专用有限元前后处理软件系统及专用有限元前后处理软件 都与都与MSC/NASTRANMSC/NASTRAN有接口，均可生成有接口，均可生成MSC/NASTRANMSC/NASTRAN的的 输入文件，并进行后处理。输入文件，并进行后处理。 2021/7/24186MSC/NASTRAN的文档资料的文档资料1 1、 MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 使用入门使用入门 （GettingStartedWithMSC/NASTRANUsersGuide）2 2、用户指南用户指南 3 3、MSC/NAST
17、RAN MSC/NASTRAN 快速参考手册快速参考手册 ( MSC/NASTRAN Quick Reference Guide ) ( MSC/NASTRAN Quick Reference Guide ) 4 4、MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 参考手册参考手册 ( MSC/NASTRAN Referemce Manual ) ( MSC/NASTRAN Referemce Manual ) 2021/7/24192021/7/2420第第2章章有限元分析引言有限元分析引言2021/7/2421有限元法在工程分析中的作用有限元法在工程分析中的作用工程分析工程分析经典法经典法
18、数值法数值法精确解法精确解法近似解法近似解法能能 量量 法法边边界界元元法法有有限限差差分分法法有有限限元元法法2021/7/2422有限元法的过程有限元法的过程 2021/7/2423线性静力分析的基本矩阵方程线性静力分析的基本矩阵方程单元刚度矩阵单元刚度矩阵K=刚度矩阵F=力向量(已知)u=由F引起的未知位移向量2021/7/2424总体刚度矩阵总体刚度矩阵2021/7/2425线性静力有限元分析步骤线性静力有限元分析步骤结构离散结构离散形成单元刚度矩阵形成单元刚度矩阵装配总体刚度矩阵装配总体刚度矩阵施加约束边界条件施加约束边界条件施加载荷求解方程求解方程计算位移、应力等计算位移、应力等2
19、021/7/2426F=10000磅L=10英寸YINL=10英寸面积A=1.5英寸2弹性模量E=10106磅/英寸2面积A=2.0英寸2弹性模量E=10106磅/英寸2例子：例子：1 1、建立结构有限元模型、建立结构有限元模型L=10英寸A=1.5英寸2L=10英寸A=2.0英寸2结点3#结点1#结点2#单元单元2021/7/24272 2、形成单元刚度矩阵、形成单元刚度矩阵 3 3、总装刚度矩阵、总装刚度矩阵 2021/7/24284 4、施加边界条件、施加边界条件 5 5、施加作用载荷、施加作用载荷 2021/7/24296 6、求解矩阵方程、求解矩阵方程 7 7、计算单元应力、计算单元
20、应力2021/7/2430第三章第三章NASTRAN有限元模型知识有限元模型知识2021/7/2431离散化结构的描述离散化结构的描述l有限元模型所需数据：l坐标系l模型几何l有限单元l载荷l边界条件l材料性质2021/7/2432坐标系坐标系MSC/NASTRANMSC/NASTRAN有有直直角角笛笛卡卡尔尔坐坐标标系系, ,称称为为基基本本坐坐标标系系, ,也也称称缺缺省省坐标系坐标系MSC/NASTRANMSC/NASTRAN允许建局部坐标系允许建局部坐标系, ,包括直角、柱面包括直角、柱面(r,z)(r,z)与球面与球面坐标系坐标系(r,)(r,)2021/7/2433模型几何模型几何
21、MSC/NASTRAN中，模型几何用结点定义中，模型几何用结点定义结构结点加载而移动结构结点加载而移动结构模型每一结点有六个可能位移（自由度）结构模型每一结点有六个可能位移（自由度） 三个移动三个移动( (在在X X、Y Y和和Z Z方向方向) )和三个转动和三个转动( (关于关于X X、Y Y和和Z Z轴轴) )2021/7/2434有限单元有限单元 NastranNastran中，单元名前字母中，单元名前字母C是表是表“connection” 弹簧元（性质如简单拉伸或扭转弹簧）弹簧元（性质如简单拉伸或扭转弹簧） CELAS14线单元（性质象杆、棒或梁）线单元（性质象杆、棒或梁） 杆元：杆元
22、： CROD CROD，CONRODCONROD 直梁元：直梁元：CBARCBAR，CBEAMCBEAM 曲梁元：曲梁元：CBENDCBEND2021/7/2435 面单元（性质象膜或薄板）面单元（性质象膜或薄板） 三结点三角形板元：三结点三角形板元：CTRIA 3CTRIA 3 六结点三角形板元：六结点三角形板元：CTRIA 6CTRIA 6 四结点四边形板元：四结点四边形板元：CQUAD 4CQUAD 4 八结点四边形板元：八结点四边形板元：CQUAD 8CQUAD 8 四结点剪力板元：四结点剪力板元：CSHEAR CSHEAR 六面体元（六面体元（性质象块料或厚板材）性质象块料或厚板材）
23、六面体元六面体元 CHEXA CHEXA五面体元五面体元CPENTACPENTA四面体元四面体元CTETRACTETRA2021/7/2436 约束元（无限刚硬，称为刚性元）约束元（无限刚硬，称为刚性元） l l 刚性杆：刚性杆：RRODRROD l l 刚性梁：刚性梁：RBARRBAR l l 刚性三角板：刚性三角板：RTRPLTRTRPLT l l 刚性体：刚性体：RBE1RBE1，RBE2RBE2 l l 均方加权约束元：均方加权约束元：RBE3RBE3 l l 内插约束元：内插约束元：RSPLINERSPLINE2021/7/2437载荷载荷 (1) (1)MSC/NASTRANMSC
24、/NASTRAN可处理的载荷包括静力载荷、动可处理的载荷包括静力载荷、动力瞬态、振动载荷、热载、地震加速度和随机力瞬态、振动载荷、热载、地震加速度和随机载荷载荷 (2) (2)静力载荷包括：静力载荷包括： l l 板和体面上的压力载荷板和体面上的压力载荷 l l重力载荷重力载荷 l l由加速度引起的载荷由加速度引起的载荷 l l 强迫位移强迫位移 l l集中力和力矩集中力和力矩 l l 梁上的分布载荷梁上的分布载荷2021/7/2438边界条件边界条件 (1)结构对载荷的响应通过约束点或结构点处产结构对载荷的响应通过约束点或结构点处产生反力来响应生反力来响应（2）一些简单边界件一些简单边界件（
25、3 3）MSC/NASTRANMSC/NASTRAN中，边界条件通过约束适当自由度中，边界条件通过约束适当自由度 为零位移来处理为零位移来处理 2021/7/2439材料性质材料性质 NASTRAN可处理材料包括：可处理材料包括： 各向同性，各向异性，非线性各向同性，各向异性，非线性(与应力相关与应力相关)， 流体，温度相关的，以及复合材料等流体，温度相关的，以及复合材料等2021/7/2440MSC/NASTRAN输入文件结构 1、MSC/NASTRAN输入文件内容 l l 要执行的分析类型要执行的分析类型l l 计算结果输出要求计算结果输出要求l l模型几何模型几何l l单元集单元集l l
26、材料材料l l载荷载荷l l约束约束( (边界条件边界条件) )2021/7/24412 2、输入文件是文本文件、输入文件是文本文件默认扩展名为默认扩展名为DATDAT，由文本编辑软件或有限元前处理软件建立，由文本编辑软件或有限元前处理软件建立 3 3、运行、运行MSC/NASTRANMSC/NASTRAN命令命令 NASTRAN NASTRAN 输入文件名输入文件名 如：如：Nastran model1.dat Nastran model1.dat 4 4、输入文件包括五个部分，三个限定符、输入文件包括五个部分，三个限定符 2021/7/2442NASTRANNASTRAN语句语句文件管理语
27、句执行控制语句执行控制语句CEND情况控制指令情况控制指令BEGINBULK模型数据集模型数据集ENDDATA可选可选可选可选必须必须限定符必须限定符必须限定符必须限定符必须的限定符必须的限定符2021/7/2443 NASTRAN NASTRAN 语句（可选的）语句（可选的）主要用来修改一些操作参数主要用来修改一些操作参数 如：工作存储器状况，数据块大小，数据块参数等如：工作存储器状况，数据块大小，数据块参数等 文件管理段（可选的）文件管理段（可选的） 主要用于初始化数据库和主要用于初始化数据库和FORTRAN FORTRAN 文件文件 执行控制段（必须的）执行控制段（必须的）（1 1）主要
28、功能：规定执行作业分析解法类型）主要功能：规定执行作业分析解法类型 （2 2）其它一般功能：）其它一般功能：1 1）可选）可选IDID语句，识别作业语句，识别作业 2 2）可选）可选TIMETIME语句，设置作业执行最大时间限语句，设置作业执行最大时间限 （3 3）结束用）结束用CENDCEND限定符标识限定符标识2021/7/2444情况控制段（必须）情况控制段（必须）（1 1） 规定与控制分析结果输出要求规定与控制分析结果输出要求( (即力、应力和位移的输出要求即力、应力和位移的输出要求) ) （2 2） 管理一组模型数据输入管理一组模型数据输入 （3 3） 定义分析子情况定义分析子情况(
29、 (如一个作业中施加多组载荷如一个作业中施加多组载荷) )，选取载荷和边界条件，选取载荷和边界条件 （4 4） 位于执行控制段后，而在模型数据段前位于执行控制段后，而在模型数据段前 模型数据段（必须）模型数据段（必须） （1 1）在情况控制段之后，以限定符在情况控制段之后，以限定符“BEGIN BULK”BEGIN BULK”开始开始 （2 2） 包含描述有限元模型的全部数据：几何、坐标系、有限单元、单包含描述有限元模型的全部数据：几何、坐标系、有限单元、单 元性质、载荷、边界条件以及材料性质模型数据段记录可以按任元性质、载荷、边界条件以及材料性质模型数据段记录可以按任 何秩序排列，但最后一条
30、必是限定符何秩序排列，但最后一条必是限定符“ENDDATAENDDATA” ” 2021/7/2445例子例子截面直径截面直径0.25英寸英寸，一端固定，另一端作用，一端固定，另一端作用20磅轴力。求轴力引起的伸长磅轴力。求轴力引起的伸长2021/7/2446MSC/NASTRANMSC/NASTRAN输入文件输入文件ROD.DATROD.DAT为为 2021/7/2447MSC/NASTRAN输出文件ROD.DBALL包含数据库运行的永久性数据包含数据库运行的永久性数据ROD.F04包含数据库文件信息和模块执行摘要包含数据库文件信息和模块执行摘要ROD.F06包含包含MSC/NASTRANM
31、SC/NASTRAN的分析结果的分析结果ROD.LOG包含系统信息和系统错误信息包含系统信息和系统错误信息ROD.MASTE数据库运行总辞典数据库运行总辞典MSC/NASTRANMSC/NASTRAN输出文件包括输出文件包括无重起动，无重起动， MASTER MASTER和和DBALLDBALL文件在作业完成后自动清除文件在作业完成后自动清除2021/7/2448F06F06文件部分结果文件部分结果 2021/7/2449MSC/NASTRANMSC/NASTRAN输入数据输入数据 数据数据单位单位MSC/NASTRANMSC/NASTRAN对物理单位无限制对物理单位无限制用户在形成有限元模型
32、时使用一致性单位制用户在形成有限元模型时使用一致性单位制 量量英制英制SI输入量：输入量：结点坐标结点坐标英寸英寸米米弹性模量弹性模量磅磅/英寸英寸2牛顿牛顿/米米2作用力矩作用力矩英寸磅英寸磅牛顿米牛顿米作用力作用力磅磅牛顿牛顿质量质量磅秒磅秒2 2/ /英寸英寸千克千克时间时间秒秒秒秒输出量：输出量：位移位移英寸英寸米米应力应力磅磅/英寸英寸2牛顿牛顿/米米22021/7/2450输入数据格式输入数据格式 实数、整数和符号输入数据实数、整数和符号输入数据MSC/NASTRAN有三种可能数据 整数、实数和字符整数、实数和字符( (也称文字型、或也称文字型、或BCD) BCD) 整数整数不能包
33、含小数点不能包含小数点实数实数必须包含小数点必须包含小数点字符字符以字母开头，其长度最多为以字母开头，其长度最多为8个字母个字母实数可用多种形式输入，如，实数可用多种形式输入，如，“7”“7”可采用如下形式输入可采用如下形式输入 2021/7/2451自由域、小域与大域格式 (1) MSC/NASTRAN (1) MSC/NASTRAN 三种输入数据格式三种输入数据格式 自由域格式自由域格式 输入数据字域是用输入数据字域是用逗号逗号分开分开小域格式小域格式共十个字域，每个字域有八个字符共十个字域，每个字域有八个字符大域格式大域格式 十个字域，每个字域包含十个字域，每个字域包含1616个字符个字
34、符(2) NASTRAN(2) NASTRAN语句、文件管理段、执行控制段、情况控制段用自由格式语句、文件管理段、执行控制段、情况控制段用自由格式 (3) (3) 模型数据段用三种格式中任何一种模型数据段用三种格式中任何一种 (4) NASTRAN (4) NASTRAN 模型数据段每一个输入数据记录模型数据段每一个输入数据记录( (卡卡) )包含十个字域包含十个字域 (5) (5) 第第一一个个字字域域填填入入该该模模型型数数据据卡卡的的特特征征名名( (如如GRID,CBAR,MAT1,GRID,CBAR,MAT1,等等等等) )4 4） 第第二二字字域域至至第第九九字字域域包包含含模模型
35、型数数据据记记录录( (卡卡) )的的数数据据输输入入信信息息 第十字域不填数据，为继续信息记录第十字域不填数据，为继续信息记录( (卡卡) )预备预备2021/7/2452典型典型NASTRANNASTRAN模型数据记录格式，模型数据记录格式，GRIDGRID记录记录( (卡卡) ) 2021/7/2453自由域格式自由域格式自自由由域域格格式式必必须须从从第第一一列列开开始始填填数数据；据； 跳过字域，用逗号实现跳过字域，用逗号实现 整数和字符字域不能超过八个字符整数和字符字域不能超过八个字符 由域数据不能包含嵌入的空格。由域数据不能包含嵌入的空格。2021/7/2454小域格式小域格式第
36、第1 1字域和第字域和第1010字域必须是左对齐字域必须是左对齐 第第2 2字域至第字域至第9 9字域无需左或右对齐字域无需左或右对齐 小域输入数据不能包含任何嵌入空格小域输入数据不能包含任何嵌入空格 2021/7/2455大域格式大域格式要求高数字精度，采用大域格式要求高数字精度，采用大域格式 大域格式表示的每个记录只少有两行大域格式表示的每个记录只少有两行 2021/7/2456继续卡继续卡模型数据记录多于八个字域的数据，需要继续卡模型数据记录多于八个字域的数据，需要继续卡如：简单梁性质卡如：简单梁性质卡PBARPBAR： 输入输入(.DAT)(.DAT)文件文件2021/7/245720
37、21/7/2458第 4 章 执行控制与情况控制2021/7/2459典型典型Nastran输入文件输入文件2021/7/2460执行控制语句 执行控制语句执行控制语句 ( (1)1) 该段语句用自由格式书写该段语句用自由格式书写 (2) (2) 执行控制段基本功能执行控制段基本功能 a) a) 识别作业识别作业 b) b) 选择分析类型选择分析类型 c) c) 设置允许设置允许CPUCPU时间时间 d) d) 输出诊断信息输出诊断信息 e) e) 设定用户编写的设定用户编写的DMAPDMAP系列系列 2021/7/2461ID语句是可选的，其作用为识别作业语句是可选的，其作用为识别作业;必须
38、为必须为执行控制段执行控制段第一条语句第一条语句ID语句格式为：语句格式为：IDi1，i2其中，其中，i1和和i2为字符串，为字符串，i1可为可为1至至8个字符串，个字符串，i2可为任何长度的字符串。可为任何长度的字符串。每一字符串以字母开头每一字符串以字母开头ID语句语句SOL 语句 SOL SOL 语句是必须，用于选择分析类型（求解系列）语句是必须，用于选择分析类型（求解系列） SOL SOL 语句格式为：语句格式为：SOL nSOL n其中，其中，n n是识别解法类型的正整数或解法系列的字符名是识别解法类型的正整数或解法系列的字符名 如：如：SOL 101 (SOL 101 (或或SOL
39、 SESTATIC )SOL SESTATIC )，即线性静力分析；，即线性静力分析；SOL 103SOL 103（模态分析）（模态分析） 和和SOL 105SOL 105（屈曲分析）等（屈曲分析）等 2021/7/2462Time Time 语句是可选的，设置最大语句是可选的，设置最大CPUCPU时间和作业时间和作业I/OI/O时间时间它格式为：它格式为：TIME t1 , t2TIME t1 , t2 其中，其中， t1 t1为最大允许为最大允许CPUCPU执行时间，以分计（实数或整数，执行时间，以分计（实数或整数， 缺省值为缺省值为1 1分钟）；分钟）； t2 t2 为最大允许为最大允许
40、I/OI/O时间，以秒计（缺省值是无限大）时间，以秒计（缺省值是无限大）TIME 语句语句 CEND 语句语句 GEND GEND 语句必须，作用是作为执行控制段的结束（情况控制段的开始）语句必须，作用是作为执行控制段的结束（情况控制段的开始） 格式为：格式为：CENDCEND2021/7/2463一个简单模型线性静力分析执行控制段一个简单模型线性静力分析执行控制段 IDSIMPLE,MODELSOL101TIME5CEND例例 子子 2021/7/2464MSC/NASTRAN结构化求解序列MSC/NASTRAN结构化求解序列结构化求解序列SOL号号SOL名名说说 明明101SESTATIC
41、包括如下选择的静力分析：线性热传导、替代减缩、惯性卸载、设计敏度（静力）包括如下选择的静力分析：线性热传导、替代减缩、惯性卸载、设计敏度（静力）103SEMODES正则模态含设计敏度（模态）正则模态含设计敏度（模态）105SEBUCKL屈曲分析含静力分析、设计敏度（屈曲）屈曲分析含静力分析、设计敏度（屈曲）106NLSTATIC非线性静力分析非线性静力分析107SEDCEIG直接复特征值分析直接复特征值分析108SEDFREQ直接频率响应直接频率响应109SETRAN直接瞬态响应直接瞬态响应110SEMCEIG模态复特征值分析模态复特征值分析111SEMFREQ模态频率响应模态频率响应112S
42、EMTRAN模态瞬态响应模态瞬态响应114CYCSTATX循环对称静力，含替代减缩循环对称静力，含替代减缩115CYCMODE循环对称正则模态循环对称正则模态118CYCFREQ循环对称直接频率响应循环对称直接频率响应129NLTRAN非线性瞬态响应非线性瞬态响应144AESTAT静力气弹响应静力气弹响应145SEFLUTTR气动颤振气动颤振146SEAERO气弹响应气弹响应153NLHEAT稳态非线性热传导稳态非线性热传导159TRHEAT瞬态热传导瞬态热传导190DBTRANS数据库变换数据库变换200DESOPT优化设计优化设计MSC/NASTRAN结构化求解序列2021/7/2465情
43、况控制指令情况控制指令情况控制段是情况控制段是MSC/NASTRAN输入文件必须部分输入文件必须部分跟在执行控制段跟在执行控制段(CEND)后，在模型数据集后，在模型数据集(BEGINBULK)前前基本功能：基本功能：选取载荷与约束条件等模型数据；选取载荷与约束条件等模型数据；选取输出结果；选取输出结果；定义子情况定义子情况;情况控制指令均用自由格式书写情况控制指令均用自由格式书写2021/7/2466输出选择 TITLE=任何任何BCD数据数据SUBTITLE=任何任何BCD数据数据LABEL=任何任何BCD数据数据TITLE、SUBTITLE和和LABEL分别定义输出每页第一行、第二行和分
44、别定义输出每页第一行、第二行和第三行标题。第三行标题。ECHO=SORT，打印分好类的模型数据；，打印分好类的模型数据；=UNSORT，打印未分类的模型数据；，打印未分类的模型数据；=BOTH，打印分类和未分类两种数据；，打印分类和未分类两种数据；=NONE，不打印模型数据；，不打印模型数据；=PUNCH将分类模型数据记入穿孔文件。将分类模型数据记入穿孔文件。输出一组（输出一组（n n）或全部结点的位移）或全部结点的位移 选取一组（选取一组（n）或全部结构单元的）或全部结构单元的单元力输出单元力输出 2021/7/2467选取一组（选取一组（n n）或全部板单元或体单元的应变输出）或全部板单元
45、或体单元的应变输出 输出一组（输出一组（n n）或全部单元的应变能）或全部单元的应变能 选取一组（选取一组（n n）或全部结构单元的应力输出）或全部结构单元的应力输出 要求一组（要求一组（n n）或全部结点的平衡力输出）或全部结点的平衡力输出 选取一组（选取一组（n n）或全部结点的应力输出）或全部结点的应力输出 请求一组（请求一组（n n）或全部作用载荷的输出）或全部作用载荷的输出 要求一组（要求一组（n n）或全部结点单点约束力输出）或全部结点单点约束力输出 2021/7/2468SETn=i1,i2,i3,THRUi4,EXCEPTi5,i6,i7,i8,THRUi9定义一组输出请求中使
46、用的结点号或单元号，用于得到输出量的部份定义一组输出请求中使用的结点号或单元号，用于得到输出量的部份选择输出选择输出 例如：例如：SET1=3，4，7，9，11SET5=2，9，15，THRU21，33DISP=1FORCE=1STRESS=5GPFORCE=all对于该例题，表示输出下列内容：对于该例题，表示输出下列内容：结点结点3、4、7、9和和11的位移；的位移；单元单元3、4、7、9和和11的力；的力；单元单元2、9、15至至21和和33的应力的应力;全部节点的约束反力全部节点的约束反力。2021/7/2469数据选择LOAD=n选取静力载荷条件选取静力载荷条件(集中载荷或分布载荷集中
47、载荷或分布载荷)，n与模型数据卡（与模型数据卡（FORCE、MOMENT和和PLOAD等）标识号相对应。等）标识号相对应。DEFORM=n选取初始单元强迫变形，选取初始单元强迫变形，n与模型数据卡与模型数据卡DEFORM标识号相对应。标识号相对应。SPC=n选取单点约束，选取单点约束，n与模型数据卡与模型数据卡(SPC、SPC1或或SPCADD)标识号相对应标识号相对应。MPC=n选取多点约束，选取多点约束，n与模型数据卡与模型数据卡(MPC或或MPCADD)标识号相对应标识号相对应。TEMP（LOAD）=n选取由模型数据卡（选取由模型数据卡（TEMP或或TEMPD）定义的温度载荷。）定义的温
48、度载荷。METHOD=n选取特征值提取方法，选取特征值提取方法，n与模型数据卡与模型数据卡(EIGR、EIGRL或或EIGB)标识号相对应。标识号相对应。2021/7/2470子情况定义子情况定义SUBCASEn定定义义和和标标识识一一个个子子情情况况。n为为子子情情况况的的标标识识号号，由由用用户户指指定定的的任任何整数，但必须满足何整数，但必须满足由上至下的子情况号是依次递增由上至下的子情况号是依次递增。SUBCOMn定义和标识一个线性组合子情况。定义和标识一个线性组合子情况。SUBSEQ=R1,R2,R3,Rn定定义义线线性性组组合合情情况况的的系系数数，R R1 1至至 R Rn n为
49、为SUBSOEQSUBSOEQ卡卡前前出出现现的的1 1至至n n个个子情况的系数（实数）。子情况的系数（实数）。下面给出一个下面给出一个3种载荷子情况及其组合的例题。种载荷子情况及其组合的例题。2021/7/2471SUBCASE1SUBTITLE=DeadLoadLOAD=10SUBCASE2SUBTITLE=NWwindLoadLOAD=20SUBCASE3SUBTITLE=SWWindLoadLOAD=30SUBCOM10SUBTITLE=LoadCombination1LABLE=DeadLoad+NWWindSUBSEQ=1.0,1.0,0.0SUBCOM20SUBTITLE=Lo
50、adCombination2LABLE=DeadLoad+(-)1.5SWWindSUBSEQ=1.0,0.0,-1.52021/7/2472SYMn定义一个对称子情况，定义一个对称子情况，n为子情况标识号。为子情况标识号。SYMCOMn定义和标识一个对称组合子情况。定义和标识一个对称组合子情况。SYMSEQ=R1,R2,R3,Rn定义对称组合子情况中定义对称组合子情况中1至至n被组合子情况的系数。被组合子情况的系数。REPCASEn定义和标识一个重复的子情况。一般用于对前面实际子情况提出另外的定义和标识一个重复的子情况。一般用于对前面实际子情况提出另外的输出请求。输出请求。MODES=n用于
51、特征值问题中，重复用于特征值问题中，重复N个连续模态的同样输出。个连续模态的同样输出。n为模态数，由第为模态数，由第一个开始并依次处理，为此需定义子情况一个开始并依次处理，为此需定义子情况。2021/7/2473第 5 章 结点与坐标系 2021/7/2474结 点 结点用于定义结构几何结点用于定义结构几何;每每一一结结点点有有6个个自自由由度度（DOF）：三三个个移移动动分分量量(1、2、3）与三个转动分量（）与三个转动分量（4、5、6）。）。结点六个自由度以结点六个自由度以1，2，3，4，5和和6标明标明2021/7/2475结点的位移分量与自由度的关系表示为2021/7/2476结点模型
52、数据结点模型数据“卡卡”GRID ”GRID 格式格式名名称称内内容容ID结点号结点号(0整数整数0）RID定义定义Ai，Bi和和Ci的坐标系识别号（整数的坐标系识别号（整数0，缺省值为零，指基本坐标系），缺省值为零，指基本坐标系）Ai，Bi，Ci在在RID坐标系中三点的坐标（实数）坐标系中三点的坐标（实数）xCARyzBpz2021/7/2481点（点（A1，A2，A3）,（B1，B2，B3）和（）和（C1，C2，C3）非共线的）非共线的任何坐标系中，角度输入按度表示，输出（如转动位移）以弧度表示任何坐标系中，角度输入按度表示，输出（如转动位移）以弧度表示例题例题 一半圆顶拱。为方便结点位移
53、输出，将一半圆顶拱。为方便结点位移输出，将3 3至至7 7点建立局部坐标系点建立局部坐标系 2021/7/2482采用柱坐标系，标识号为采用柱坐标系，标识号为100, 100, 定义为定义为 各结点定义如下各结点定义如下 2021/7/2483结点结点3至至7采用（采用（r，Z）坐标，）坐标，r=15.0时，时，从从30（结点结点7）至至150（结（结点点3）变化。）变化。所有结点的输出采用基本坐标系，因为在字域所有结点的输出采用基本坐标系，因为在字域7（CD）是是空空2021/7/2484第 6 章 基本单元库 2021/7/2485概概 述述 基本基本MSC/NASTRANMSC/NAST
54、RAN单元单元 标量单元标量单元线单元线单元面单元面单元体线单元体线单元刚性单元刚性单元标量弹簧元标量弹簧元CELASi(i=1,2,3,4)标量质量元标量质量元CMASSi(I=1,2,3,4)CRODCONRODCTUBECBARCBEAMCBENDCQUAD4CQUAD8CTRIA3CTRIA6CSHEARCHEXACPENTACTETRACTRIAX6约束元RRPDRBARRBEi(i=1,2,3)RTRPLTRSPLINE质量元CONM2一般单元GENEL2021/7/2486标量单元标量单元 标量单元，也称标量单元，也称0维单元维单元所有标量单元都在结构模型两个自由度间或一个自由度
55、和所有标量单元都在结构模型两个自由度间或一个自由度和“地面地面”间来定间来定义义标量单元刚度由用户直接定义，静力分析中的标量单元如下：标量单元刚度由用户直接定义，静力分析中的标量单元如下：标量弹簧单元：标量弹簧单元：CELAS1，CELAS2，CELAS3，CELAS4；标量质量单元：标量质量单元：CMASS1，CMASS2，CMASS3，CMASS4四种形式标量弹簧元，格式如下：四种形式标量弹簧元，格式如下：2021/7/2487名名 称称内内 容容EID唯一的单元标识号唯一的单元标识号(整数整数0)K标量弹簧的刚度标量弹簧的刚度(实数实数)PID性质卡性质卡PELAS的标识号（整数的标识号
56、（整数0）G1，G2几何结点或标量点标识号几何结点或标量点标识号(整数整数0)C1，C2分量号分量号(0整数整数6，如果为标量，为零或空，如果为标量，为零或空)S1，S2标量点标识号（整数标量点标识号（整数0）GE阻尼系数阻尼系数(实数实数)S应力系数应力系数(实数实数)2021/7/2488CELAS1和和CELAS3性质卡格式性质卡格式名 称内 容PIDi性质卡标识号(整数0)Ki弹簧刚度值(实数)GEi阻尼系数（整数）Si应力系数(整数)例题例题 问问题题：弹弹簧簧一一端端固固定定，另另一一端端受受10磅磅轴轴力力，弹弹簧簧轴轴向刚度向刚度(K)为为100磅磅/英寸，求：结点英寸，求：结
57、点1202位移位移2021/7/2489模型数据卡为模型数据卡为 NASTRAN101静力分析中，静力分析中，PARAM，AUTOSPC可自动约束不相关自可自动约束不相关自由度由度阻尼阻尼(第第8字场字场GE)不适于静力分析，未计入不适于静力分析，未计入第第9字场应力系数字场应力系数S是可选，用关系式是可选，用关系式（P为作用载荷），直为作用载荷），直接计算弹簧应力接计算弹簧应力将将CELAS2卡上卡上G1和和G2顺序倒过来，则单元力的符号也反号顺序倒过来，则单元力的符号也反号部分输出结果部分输出结果2021/7/2490线单元线单元线单元，也称一维单元，用于表示杆和梁性质；线单元，也称一维单
58、元，用于表示杆和梁性质；杆单元杆单元支持拉、压和轴向扭转，但不允许弯曲；支持拉、压和轴向扭转，但不允许弯曲；梁单元梁单元则包括弯曲，则包括弯曲，MSC/NASTRAN有三种梁元；有三种梁元；CBAR简单梁元简单梁元，梁剖面剪心和形心吻合，不能用于具有翘曲的梁，梁剖面剪心和形心吻合，不能用于具有翘曲的梁CBEAM复复杂杂梁梁元元，具具有有CBAR的的全全部部能能力力，允允许许锥锥形形剖剖面面性性质质，非非吻吻合合的形心和剪心，以及剖面的翘曲的形心和剪心，以及剖面的翘曲;CBEND常曲率半径简单曲梁元常曲率半径简单曲梁元杆单元杆单元(CONROD)CONROD单元，连接两结点，允许承受轴向力和绕轴
59、向的扭转单元，连接两结点，允许承受轴向力和绕轴向的扭转2021/7/2491不需性质卡，定义多个不同性质杆单元不需性质卡，定义多个不同性质杆单元CONROD格式格式内 容EID单元标识号( 整数 0 )。G1，G2单元结点标识号( 整数 0，G1G2 )。MID材料标识号( 整数 0 )A杆的面积( 实数 )J扭转常数( 实数 )C扭转应力系数( 实数 )NSM单位长度非结构质量( 实数 )扭转应力系数扭转应力系数C用于计算扭矩引起的扭转应力用于计算扭矩引起的扭转应力2021/7/2492杆单元杆单元(CROD)CROD单元同单元同CONROD单元单元CROD有单独的性质卡有单独的性质卡(PR
60、OD)定义杆单元有同样性质时，用定义杆单元有同样性质时，用CRODCROD格式格式名 称内 容EID单元标识号( 整数 0 )PIDPROD的性质识别号(整数 0；缺省值为EID)G1，G2结点标识号(整数0，G1G2)2021/7/2493CROD单元性质卡单元性质卡PROD格式格式名名 称称内内 容容PID性质标识号性质标识号(整数整数 0)MID材料标识号材料标识号(整数整数 0)A杆的面积杆的面积(实数实数)J扭转常数扭转常数(实数实数)C确定扭转应力的系数确定扭转应力的系数(实数，缺省值实数，缺省值 = 0.0)NSM单位长度非结构质量单位长度非结构质量(实数实数)2021/7/24
61、94杆单元杆单元(CTUBE) (CTUBE) CTUBE性质与性质与CROD相同，专用管相同，专用管数据格式如下数据格式如下名名 称称内内 容容EID管单元标识号管单元标识号(整数整数 0)PID管单元性质卡（管单元性质卡（PTUBE）标识号）标识号(整数整数 0)G1，G2管单元结点标识号管单元结点标识号(整数整数 0，G1G2)。2021/7/2495性质卡性质卡PTUBE格式格式名名 称称内内 容容PID管单元性质卡标识号管单元性质卡标识号(整数整数 0)MID材料卡标识号材料卡标识号(整数整数 0)OD管的外径管的外径(大于零的实数大于零的实数)T管壁厚度管壁厚度(实数，实数，T1/
62、2OD)NSM非结构质量非结构质量(实数实数)。OD2G2结点处的管的外径（实数，或空，专为热传导分析之用）。结点处的管的外径（实数，或空，专为热传导分析之用）。2021/7/2496简单梁单元简单梁单元(CBAR)CBAR单元特性单元特性 CBARCBAR单单元元可可承承受受拉拉伸伸或或压压缩缩，两两互互相相垂垂直直平平面面内内的的扭扭转转与与弯弯曲曲，及及两两互互相相垂垂直直 平面内的剪切；平面内的剪切； CBAR CBAR单元特征：单元特征： 必须是直的、剖面性质不沿长度变化；必须是直的、剖面性质不沿长度变化； 剪心和形心吻合剪心和形心吻合( (不能用于翘曲梁不能用于翘曲梁) )； 惯性
63、主轴不需要与单元轴吻合；惯性主轴不需要与单元轴吻合； 中性轴可偏离结点中性轴可偏离结点 ( (用于加筋板或格板用于加筋板或格板) ) 铰接标记，允许任意端结点的力或弯矩的释放铰接标记，允许任意端结点的力或弯矩的释放CBARCBAR单元格式单元格式 2021/7/2497替代格式 名名称称内内容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)PIDPBAR性质卡识别号性质卡识别号(整数整数0或空或空)GA，GB结点号结点号(整数整数0，GAGB)X1，X2，X3起于起于GA的位移坐标系空间的向量分量的位移坐标系空间的向量分量(实数实数)G0用用结结点点G0提提供供位位移移坐坐标标系系定定向向向向量量，
64、方方向向从从GA至至GB(整整数数0，G0GA或或GB)。PA，PB结点结点A、B的铰接标记，用于释放梁元结点自由度的铰接标记，用于释放梁元结点自由度该该自自由由度度按按梁梁元元坐坐标标系系定定义义(由由数数字字16组组成成的的不不超超过过5整整数数，在在该该域域中中，可放从可放从1至至6的任何多至的任何多至5个的唯一整数，不允许插入空格个的唯一整数，不允许插入空格)W1A,W2A,W3AW1B,W2B,W3B分别为在分别为在GA和和GB处偏离向量和在位移坐标系中的分量（实数或空白）。处偏离向量和在位移坐标系中的分量（实数或空白）。2021/7/2498 的方向与梁剖面是任意的，但 通常对准梁
65、的惯性主平面之一。选取(1.0,1.0,0.0)给出如下的： 2021/7/2499梁单元性质梁单元性质(PBAR ）名名 称称 内内 容容PID性质卡标识号性质卡标识号(整数整数0)MID材料卡标识号材料卡标识号(整数整数0)A梁剖面面积梁剖面面积(实数实数)I1，I2，I12剖面惯性矩剖面惯性矩(实数，实数，I10.0，I20.0，I1*I20.0)J扭转常数扭转常数(实数实数)NSM单位长度非结构质量单位长度非结构质量(实数实数)K1，K2剪切面积系数剪切面积系数(实数实数)Ci，Di，Ei，Fi应力恢复系数应力恢复系数(实数实数,缺省值为缺省值为0.0)2021/7/24100剖面形状
66、剖面形状K值值矩形矩形K1=K2=5/6实圆实圆K1=K2=9/10薄壁空心圆薄壁空心圆K1=K2=1/2宽突缘梁：宽突缘梁：次轴次轴主轴主轴应力恢复系数点应力恢复系数点(Ci(Ci，DiDi，EiEi，Fi)Fi)，与，与Y Y、Z Z单元轴坐标有关单元轴坐标有关 2021/7/24101应力计算点位置（应力计算点位置（CBARAOCBARAO）CBARAOCBARAO卡：定义沿卡：定义沿CBARCBAR单元轴上应力单元轴上应力/ /内力计算点位置，格式内力计算点位置，格式 或：或：名名 称称 内内 容容EIDCBAR单元的标识号单元的标识号(整数整数0)。SCALESCALE=LE，Xi为
67、为沿沿梁梁长长实实际际距距离离；SCALE = FR，Xi为为实实际际距距离离与梁长之比与梁长之比Xi梁剖面面积梁剖面面积(实数实数)。NPTS应力恢复点个数，不包括端点应力恢复点个数，不包括端点(整数整数0)。2021/7/24102复杂梁单元复杂梁单元(CBEAM) (CBEAM) CBEAMCBEAM单元具有单元具有CBARCBAR单元的全部功能，还具有：单元的全部功能，还具有： 面形质允许沿梁长变化；面形质允许沿梁长变化； 中性轴、重心轴与剪心轴不要求重合；中性轴、重心轴与剪心轴不要求重合； 考虑剖面翘曲对扭转刚度的影响；考虑剖面翘曲对扭转刚度的影响； 考虑锥度对横向剪切刚度的影响；考
68、虑锥度对横向剪切刚度的影响； 数据格式数据格式2021/7/24103第二继续卡中第二继续卡中SA和和SB为端点为端点A和和B标量点或结标量点或结点标识号，这些点有翘曲自由度（点标识号，这些点有翘曲自由度（）CBEAM单元性质卡单元性质卡PBEAM格式格式 2021/7/24104名 称 内 容PID性质卡标识号(整数0)。MID材料卡标识号(整数0)。A(A)梁端A剖面的面积(实数)。I1(A),I2(A),I12(A)端A剖面面积惯性矩(实数0.0)。J(A)梁端A剖面扭转常数(实数)。NSM(A)梁端A处单位长度非结构质量(实数)。梁端A剖面应力计算点SO应力输出选择（BCD）：SO=Y
69、ES，要求输出继续卡定义X/XBX点距A端长度与梁长之比X处剖面面积、面积惯性矩、扭转常数和非结构质量（实数）。应力计算点Y、Z坐标(实数)K1，K2对平面1和平面2的剪切刚度（）系数2021/7/24105S1，S2变剖面梁剪力释放系数（实数）。变剖面梁剪力释放系数（实数）。NSI（A）、）、NSI（B）端点端点A、B处非结构质量惯性矩处非结构质量惯性矩CW（A）、）、CW（B）端点端点A、B翘曲系数翘曲系数端点端点A、B非结构质量重心坐标（非结构质量重心坐标（Y，Z）端点端点A、B中性轴坐标（中性轴坐标（Y，Z）2021/7/241062021/7/24107曲梁元曲梁元(CBEND)CB
70、END单元是连接两结点的一段园弧单元是连接两结点的一段园弧具有定常曲率半径具有定常曲率半径具有拉伸刚度、弯曲刚度及横向剪切柔度具有拉伸刚度、弯曲刚度及横向剪切柔度压力管和弯头是压力管和弯头是CBEND单元的典型应用例子单元的典型应用例子2021/7/24108CBEND单元的性质卡为单元的性质卡为PBEND，其格式，其格式替换格式替换格式 2021/7/24110名名 称称 内内 容容PID该性质卡的标识号该性质卡的标识号(整数整数0)。MID材料卡标识号材料卡标识号(整数整数0)。A剖面面积剖面面积(实数实数)。I1,I2,I12剖面的惯性矩剖面的惯性矩(实数实数0.0)。J扭转常数扭转常数
71、(实数实数)。FSI选择应力或柔性强化因子的标记选择应力或柔性强化因子的标记(1-3的任意整数的任意整数)。r弯管之平均半径弯管之平均半径(内外半径之平均值内外半径之平均值)(实数实数0.0)。t弯管的壁厚弯管的壁厚(实数实数)p压力值（实数）。压力值（实数）。RB梁的曲率半径梁的曲率半径(实数实数)。梁的圆弧中心角梁的圆弧中心角(实数实数)。CiFi应力计算点的应力计算点的Y、Z坐标坐标(实数实数)。K1,K2剪力刚度系数剪力刚度系数(实数实数)。NSM非结构质量非结构质量(实数实数)。RC,ZC单元两端剖面形心与结点单元两端剖面形心与结点GA、GB之偏离向量分量之偏离向量分量(实数实数)，
72、见图，见图6-9。中性轴与形心之径向间距中性轴与形心之径向间距(实数实数)，见图，见图6-9。2021/7/24111面单元面单元 面单元用于板、壳面单元用于板、壳刚刚度度项项存存在在五五个个自自由由度度，板板法法线线转转动动自自由由度度“不不连连接接”，必必须须约约束掉束掉对线性分析，对线性分析，NASTRAN用薄板经典假设用薄板经典假设在在MSC/NASTRAN二维单元库中，存在如下一般的单元：二维单元库中，存在如下一般的单元：l三结点等参三角形单元三结点等参三角形单元CTRIA3；l四结点等参四边形单元四结点等参四边形单元CQUAD4；l六结点等参三角形单元六结点等参三角形单元CTRIA
73、6；l八结点等参四边形单元八结点等参四边形单元CQUAD8；l四结点剪力板单元四结点剪力板单元CSHEAR；l三结点等参平板单元三结点等参平板单元CTRIAR；l四结点等参平板单元四结点等参平板单元CQUADR；用户最常用的是用户最常用的是CQUAD4和和CTRIA3单元单元2021/7/24112四边形板元四边形板元(CQUAD 4) 2021/7/24113名名 称称内内 容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)。PID性质卡性质卡PSHELL或或PCOMP标识号标识号(缺省值为缺省值为EID)。Gi结点标识号结点标识号(整数整数0)。THETA材料性质定向角材料性质定向角(以度表示，
74、缺省值为以度表示，缺省值为0.0)。MCID材料坐标系标识号。该坐标系材料坐标系标识号。该坐标系X轴是由轴是由MCID坐标系的坐标系的X轴投影到单元面上来确定轴投影到单元面上来确定的的(整数整数0，如果为空白，则，如果为空白，则THETA=0.0 )。ZOFFS结点面至单元参考面的偏离结点面至单元参考面的偏离(实数实数)Ti单元结点单元结点G1至至G4处膜厚度处膜厚度(整数整数0.0，或空白，不能全为，或空白，不能全为0)。2021/7/24114CQUAD4力和力矩力和力矩单位长度的薄膜力；单位长度的薄膜力； 单位长度的薄膜剪力；单位长度的薄膜剪力；单位长度弯矩；单位长度弯矩；单位长度扭矩；
75、单位长度扭矩；单位长度横向剪力。单位长度横向剪力。力和力矩在单元形心处计算力和力矩在单元形心处计算 应应力力在在距距单单元元参参考考面面距距离离为为Z1Z1和和Z2Z2处处计计算算 Z1 Z1和和Z2Z2在在PSHELLPSHELL性质卡上定义，性质卡上定义， 常为板常为板的表面，即的表面，即Z1Z1，Z2=Z2=厚度厚度/2 /2 2021/7/24115三角形板元三角形板元 (CTRIA3) CTRIA3CTRIA3单元常用于网格过渡和填充不规则边界单元常用于网格过渡和填充不规则边界CTRIA3CTRIA3格式格式 G1G2G3TH2021/7/24116名名 称称内内 容容EID单元标识
76、号单元标识号(整数整数0)。PIDPSHELL或或PCOMP的性质卡标识号的性质卡标识号(整数整数0；缺省值为；缺省值为CID)。Gi单元结点的标识号单元结点的标识号(整数整数0，都是唯一的，都是唯一的)。THETA材料性质定向角，以度表示。材料性质定向角，以度表示。MCID材材料料坐坐标标系系标标识识号号。材材料料坐坐标标系系的的X-轴轴是是由由MCID坐坐标标系系(由由CORD的的定定义义或或基基本本坐坐标标系系定定义义)的的X-轴轴投投影影到到单单元元表表面面面面上上来来确确定定的的(整整数数0，如果为空白，则，如果为空白，则THETA=0.0)。ZOFFS从结点面至单元参考面的偏离从结
77、点面至单元参考面的偏离(实数实数)Ti单单元元结结点点G1、G2和和G3处处的的薄薄膜膜厚厚度度(整整数数0.0，或或空空白白，不不全为零全为零)。力和力矩在单元形心处计算力和力矩在单元形心处计算应力在距单元参考面距离为应力在距单元参考面距离为Z1Z1和和Z2Z2处计算处计算 2021/7/24117壳单元性质(PSHELL) 名名 称称内内 容容PID性质标识号性质标识号(整数整数0)。MID1薄膜材料标识号薄膜材料标识号(整数整数0，或空白，或空白)。T薄膜厚度的缺省值薄膜厚度的缺省值(实数实数)。MID2弯曲板材料标识号弯曲板材料标识号(整数整数-1，或空白，或空白)。弯曲刚度参数弯曲刚
78、度参数(整数整数0.0；缺省值为；缺省值为1.0)。MID3横横向向剪剪切切材材料料标标识识号号(整整数数0，或或空空白白，当当MID20，必必须须为为空白空白)。TS/T横向剪切厚度与膜厚度之比横向剪切厚度与膜厚度之比(实数实数0.0，缺省值为，缺省值为0.833333)。NSM单位面积的非结构质量单位面积的非结构质量(实数实数)。Z1，Z2用用于于应应力力计计算算的的纤纤维维距距离离，正正向向由由在在连连接接卡卡上上列列的的结结点点次次序序和和右手定则来确定右手定则来确定(实数或空白，缺省值实数或空白，缺省值=T/2)。MID4薄膜薄膜-弯曲耦合的材料标识号弯曲耦合的材料标识号(整数整数0
79、，或空白，或空白)。2021/7/24118CQUID4单元可为膜元、弯曲元以及耦合单元单元可为膜元、弯曲元以及耦合单元膜元，仅填膜元，仅填MID1作为弯曲元，仅填作为弯曲元，仅填MID2例题例题图示一悬臂板，该板长、宽均为图示一悬臂板，该板长、宽均为10英寸，厚度为英寸，厚度为0.15英寸，悬臂端两角点英寸，悬臂端两角点处作用有拉力处作用有拉力300磅，横向载荷磅，横向载荷0.5磅。求板的位移、力和应力磅。求板的位移、力和应力 2021/7/24119与单元相关模型数据卡与单元相关模型数据卡输出情况控制指令：输出情况控制指令：FORCE=ALLDISP=ALLSTRESS=ALL 2021/
80、7/24120其它面单元其它面单元 CSHEAR（1）剪剪力力板板元元，仅仅支支持持剪剪力力和和张张力力，用用于于分分析析薄薄加加强强板和壳；板和壳；（2）与杆元一起用于分析薄蒙皮结构与杆元一起用于分析薄蒙皮结构CTRIA6用于曲率区过渡网格。用于曲率区过渡网格。CQUAD8（1）用于分析单曲度壳用于分析单曲度壳(柱面柱面)；（2）CQUAD4对双曲壳比对双曲壳比CQUAD8好好CTRIAR三结点等参三结点等参平板元平板元，与，与CQUADR单元相匹配单元相匹配CQUADR（1）等参等参平板元平板元，无膜，无膜-弯曲的耦合；弯曲的耦合；（2）用于受面内载荷的平面结构用于受面内载荷的平面结构(即
81、薄膜特性即薄膜特性)；（3）与与CQUAD4相相比比，对对畸畸变变和和泊泊桑桑比比的的极极值值较较少少敏敏感。不推荐该单元用于曲面。感。不推荐该单元用于曲面。2021/7/24121体单元体单元 体单元仅包含平移自由度，不包含转动自由度体单元仅包含平移自由度，不包含转动自由度 六面体单元六面体单元(CHEXA) CHEXA可连接可连接8至至21个结点；个结点；应应力力在在单单元元中中心心计算计算可外推到角结点计算可外推到角结点计算CHEXA单元卡格式单元卡格式 2021/7/24122名名 称称内内 容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)。PIDPSOLID性质卡的标识号性质卡的标识号(
82、整数整数0)。Gi连接结点标识号连接结点标识号(整数整数0或空白或空白)。CHEXA单单元元坐坐标标系系是是由由R、S、T三三向向量量定定义义，它它们们连连接接该该单单元元相相对对面面的的形形心心R：连接：连接G4-G1-G5-G8面和面和G3-G2-G6-G7面形心；面形心；S：连接：连接G1-G2-G6-G5面和面和G4-G3-G7-G8面形心；面形心；T：连接：连接G1-G2-G3-G4面和面和G5-G6-G7-G8面形心。面形心。2021/7/24123五面体单元五面体单元 (CPENTA)CPENTA单元用于由体到板或壳的过渡；单元用于由体到板或壳的过渡；CPENTA有有6到到15个
83、结点个结点(6个角结点，其余为中边结点个角结点，其余为中边结点)；单元应力单元应力()在形心计算，可推到角点处计算在形心计算，可推到角点处计算CPENTA卡格式：卡格式：2021/7/24124名名 称称内内 容容EID单元识别号单元识别号(整数整数0)。PIDPSOLID性质卡的标识号性质卡的标识号(整数整数0)。Gi连接结点标识号连接结点标识号(整数整数0或空白或空白)。单元坐标系：单元坐标系：原点：位于连接原点：位于连接G1和和G4直线的中点直线的中点Z轴：指向三角形轴：指向三角形G4-G5-G6，定向于两三角面形心连线与中面垂线，定向于两三角面形心连线与中面垂线之间的某处之间的某处X和
84、和Y轴垂直于轴垂直于Z轴轴2021/7/24125四面体单元四面体单元(CTETRA)不推荐用不推荐用CTETRA单元做连续体的大部分离散单元做连续体的大部分离散单元应力单元应力在形心点计算，可外推到角点计算在形心点计算，可外推到角点计算CTETRA单元数据格式单元数据格式2021/7/24126体单元性质体单元性质 (PSOLID)PSOLID卡定义卡定义CHEXA、CPENTA和和CTETRA体单元的性质体单元的性质名名 称称内内 容容PID性质卡标识号性质卡标识号(整数整数0)。MID材料卡材料卡MAT1、MAT4、MAT5、MAT9或或MAT10标识号标识号(整数整数0)CORDM材料
85、坐标系标识号材料坐标系标识号(整数整数0)。IN积分网格积分网格(整数，字符，或空白整数，字符，或空白)。STRESS应力输出位置选择应力输出位置选择(整数，字符，或空白整数，字符，或空白)。ISOP积分方案积分方案(整数，字符，或空白整数，字符，或空白)。FCTN流流体体单单元元标标记记(“PFLUID”指指流流体体单单元元，“SMECH”指指结结构构单单元元，缺缺省省 =“SMECH”)。2021/7/24127约束单元约束单元 （1）约束单元又称约束单元又称“刚性单元刚性单元”。用于处理结点。用于处理结点( (或标量点或标量点) )间各自由度间固定间各自由度间固定约束关系约束关系（2 2
86、） 一个约束单元等价于一个或多个多点约束方程；一个约束单元等价于一个或多个多点约束方程；（3 MSC/NASTRAN3 MSC/NASTRAN中，包含的约束单元：中，包含的约束单元： RROD，刚性杆单元，刚性杆单元RBAR，刚性梁单元，刚性梁单元RTRPLT，刚性三角板单元，刚性三角板单元RBE1，1号刚性体单元号刚性体单元RBE2，2号刚性体单元号刚性体单元RBE3，均方加权约束单元，均方加权约束单元RSPLINE，内插约束单元。，内插约束单元。 2021/7/24128刚性梁单元（刚性梁单元（RBAR） 刚性梁元把结点刚性梁元把结点1至至6个自由度与另外个自由度与另外6个独立自由度刚性地
87、连接起来个独立自由度刚性地连接起来6个独立自由度必须为个独立自由度必须为6个，并且是完全确定了单元的刚体性质个，并且是完全确定了单元的刚体性质RBAR格式：格式：名名 称称内内 容容EID单元标识号单元标识号(整数整数0)。GA,GB刚性单元两连接结点的标识号刚性单元两连接结点的标识号(整数整数0)。CNA,CNB结结点点GA和和GB在在总总体体坐坐标标系系中中独独力力自自由由度度的的分分量量号号（1至至6整整数数的的任任意意组组合，无中间嵌入空白）。合，无中间嵌入空白）。CMA,CMB在在总总体体坐坐标标系系中中，指指定定的的结结点点GA和和GB的的相相关关自自由由度度分分量量号号(1至至6
88、整整数数的任意组合，无嵌入空白的任意组合，无嵌入空白)。2021/7/24129刚性体单元（刚性体单元（RBE2） 独立自由度在单点处指定，相关自由度在任意数量的点处指定独立自由度在单点处指定，相关自由度在任意数量的点处指定RBE2单元是一个约束单元，描述两个或多个结点之间的位移关单元是一个约束单元，描述两个或多个结点之间的位移关系系RBE2数据格式数据格式名名 称称内内 容容EID单元识别号单元识别号(整数整数0)。GN结点标识号，其结点标识号，其6个自由度全指定为独立自由度个自由度全指定为独立自由度(整数整数0)。CM结点结点GMi处的相关自由度分量号处的相关自由度分量号(整数整数1至至6
89、)GMi具有相关自由度的结点标识号具有相关自由度的结点标识号(整数整数0)。2021/7/24130例题例题 加筋板用两加筋板用两CQUAD4单元和一个单元和一个CBAR单元单元(描述筋条描述筋条)来建立模型。来建立模型。两个两个RBE2单元用于将单元用于将CBAR筋条与板单元连接。筋条与板单元连接。2021/7/24131结点结点7和和8与与CBAR单元相连接，并位于筋条的中性轴上；单元相连接，并位于筋条的中性轴上；RBE2单元把始结点单元把始结点GA的全部的全部6个自由度与它的端结点个自由度与它的端结点GB的自由度的自由度相关起来相关起来GA称为称为“主结点主结点”，它的，它的6个自由度是
90、独立的，个自由度是独立的，GB是是“从结点从结点”，它，它的的6个相关自由度分量列在字场个相关自由度分量列在字场4(CM)中。中。RBE2如下如下2021/7/24132第7章材料性质材料性质 2021/7/24133MSC/NASTRAN可处理多种材料性质可处理多种材料性质NASTRAN可处理的可处理的适于适于线性静力分析线性静力分析 的材料类型的材料类型：各向同性材料（各向同性材料（MAT1）二维各向异性材料（二维各向异性材料（MAT2）轴对称体正交异性材料（轴对称体正交异性材料（MAT3）二维正交异性材料（二维正交异性材料（MAT8）三维各向异性材料（三维各向异性材料（MAT9）层复合材
91、料层复合材料PCOMP 2021/7/24134各向同性材料（各向同性材料（MAT1）各向同性材料在各方向都具有同样的材料性质各向同性材料在各方向都具有同样的材料性质典型应力典型应力应变曲线应变曲线 当应力超过弹性极限，材料进入非线性，需用非线性分析方法当应力超过弹性极限，材料进入非线性，需用非线性分析方法 材料常数材料常数E、G、NU满足满足。需提供。需提供E、G、NU中两个中两个质量密度质量密度RHO用于计算重力载荷及动力分析用于计算重力载荷及动力分析热膨胀系数热膨胀系数A和参考温度和参考温度TREF仅用于热分析仅用于热分析结构阻尼结构阻尼GE不用于静力分析不用于静力分析2021/7/24
92、135MSC/NASTRAN中用中用MAT1卡描述，格式如下卡描述，格式如下名 称内 容MID材料标识号（整数0）。E扬氏模量（实数0.0或空白）。G剪切模量（实数0.0或空白）。MU泊桑比（-1.00）。）。Gij材料性质矩阵材料性质矩阵(实数实数)。RHO质量密度质量密度(实数实数)。Ai热膨胀系数向量热膨胀系数向量(实数实数)。TREF参考温度参考温度(实数实数)。GE结构单元阻尼系数结构单元阻尼系数(实数实数)。ST、SC、SS分别为拉伸、压缩和剪切应力极限分别为拉伸、压缩和剪切应力极限(实数，用于计算安全裕度实数，用于计算安全裕度)。MCSID材料坐标系标识号（整数材料坐标系标识号（
93、整数0，或空白）。，或空白）。用用PCOMPPCOMP卡进行复合材料分析时，卡进行复合材料分析时，MAT2MAT2卡自动生成卡自动生成 2021/7/24139轴对称体正交异性材料（轴对称体正交异性材料（MAT3MAT3） 轴对称体正交异性材料，应力轴对称体正交异性材料，应力应变关系应变关系 其中，为轴对称体横剖面坐标系其中，为轴对称体横剖面坐标系MAT3MAT3仅适用于仅适用于CTRIAX6CTRIAX6单元单元为保证对称性，必须满足如下关系为保证对称性，必须满足如下关系 2021/7/24140MAT3卡格式卡格式 名名 称称内内 容容MID材料标识号（整数材料标识号（整数0）。）。EX、
94、ETH、EZX、和、和Z方向扬氏模量（实数方向扬氏模量（实数0）MUXTH、MUTHZ、MUZX泊桑比（实数）。泊桑比（实数）。RHO质量密度（实数）。质量密度（实数）。GZX剪切模量（实数剪切模量（实数0.0）。）。AX、ATH、AZ热膨胀系数（实数）。热膨胀系数（实数）。TREF参考温度（实数）。参考温度（实数）。GE阻尼系数（实数）。阻尼系数（实数）。2021/7/24141二维正交异性材料（二维正交异性材料（MAT8MAT8） 二维正交异性材料：二维正交异性材料： 平面应力平面应力应变关系应变关系 横向应力横向应力横向应变关系横向应变关系 2021/7/24142MAT8MAT8卡只适
95、用于卡只适用于板（壳）板（壳）单元，格式如下单元，格式如下 名名 称称内内 容容MID材料标识号（整数材料标识号（整数0）。）。E1纵向弹性模量纵向弹性模量(实数实数)。E2横向弹性模量横向弹性模量(实数实数)。MU12泊桑比（泊桑比（1方向单轴载荷作用下的）方向单轴载荷作用下的）(实数实数)。G12面内剪切模量面内剪切模量(实数实数0.0)。G1Z1-Z平面受剪的剪切模量平面受剪的剪切模量(实数实数0.0或空白或空白)。G2Z2-Z平面受剪的剪切模量平面受剪的剪切模量(实数实数0.0或空白或空白)。RHO质量密度质量密度(实数实数)。Aii方向的热膨胀系数方向的热膨胀系数(实数实数)。TRE
96、F参考温度参考温度(实数实数)。Xt、Xc分别为纵向拉伸、压缩时的允许应力或允许应变分别为纵向拉伸、压缩时的允许应力或允许应变(实数实数0.0)。Yt、Yc分别为横向拉伸、压缩时的允许应力或允许应变分别为横向拉伸、压缩时的允许应力或允许应变(实数实数0.0)。S允许的面内剪切应力或应变允许的面内剪切应力或应变(实数实数0.0)。GE结构阻尼系数结构阻尼系数(实数实数)。F12TsaiWu理论中的交互项理论中的交互项(实数实数)。STRN最最大大应应变变理理论论要要求求的的应应力力（或或应应变变）识识别别码码，若若STRN=1.0，则则Xt、Yt、Xc、Yc及各项输入应变值；若及各项输入应变值；
97、若STRN为空白，则为应力值。为空白，则为应力值。2021/7/24143三维各向异性材料（三维各向异性材料（MAT9MAT9） 三维各向异性材料，应力三维各向异性材料，应力应变关系应变关系 2021/7/24144MAT9MAT9卡格式如下卡格式如下 名名 称称内内 容容MID材料标识号（整数材料标识号（整数0）。）。Gij材料坐标系中的对称材料性质矩阵元素材料坐标系中的对称材料性质矩阵元素(实数实数)。RHO质量密度质量密度(实数实数)。Ai热膨胀系数热膨胀系数(实数实数)。TREF参考温度参考温度(实数实数)。GE结构阻尼系数结构阻尼系数(实数实数)。MAT9MAT9卡适用于体元卡适用于
98、体元CHEXACHEXA、CPENTACPENTA和和CTETRA CTETRA 2021/7/24145层复合材料（PCOMP）层复合材料，层复合材料，NASTRAN提供材料性质卡提供材料性质卡PCOMP，格式如下，格式如下名名 称称内内 容容PID性质标识号（整数性质标识号（整数0）。）。Z0参考面至底面之距参考面至底面之距(实数实数)。NSM单位面积非结构质量单位面积非结构质量(实数实数)。SB胶接材料允许剪应力胶接材料允许剪应力(实数实数0.0)。FT破坏准则识别码（破坏准则识别码（BCD值）：值）：FT=HILL，HILL准则；准则；FT=HOFF，Hoffman准则；准则；FT=T
99、SNI，Tsai-Wu准则；准则；FT=STRN，最大应变破坏准，最大应变破坏准则。则。TREF参考温度参考温度(实数实数)。LAM叠层排列方式识别码（叠层排列方式识别码（BCD值）：值）：LAM=SYM，对称铺层，仅需输入半铺，对称铺层，仅需输入半铺层；层；LAM为空白，需输入全部层数据。为空白，需输入全部层数据。MIDi不同层的标识号不同层的标识号ID，各层是以底层为，各层是以底层为1号依次定义的。号依次定义的。Ti各铺层的厚度各铺层的厚度(实数实数)。THETAi每层纵向与单元材料轴的夹角每层纵向与单元材料轴的夹角(实数实数)。SOUTi应力或应变输出请求（应力或应变输出请求（YES或或
100、NO）。）。2021/7/24146第8章静力载荷静力载荷 2021/7/24147Nastran中，每一类载荷可以单独或以任何线性组合形式施加给结构中，每一类载荷可以单独或以任何线性组合形式施加给结构。集中力和力矩集中力和力矩集中力和力矩直接施加给结点集中力和力矩直接施加给结点集中力用集中力用FORCE、FORCE1和和FORCE2卡定义卡定义FORCE卡格式卡格式概 述 名名 称称内内 容容SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。G结点标识号（整数结点标识号（整数0）。）。CID坐标系标识号（整数坐标系标识号（整数0，缺省值，缺省值= 0）。）。F比例系数（实数）。比例系数（实
101、数）。Ni集中力向量的分量，在集中力向量的分量，在CID坐标系中定义（实数，只少有一个坐标系中定义（实数，只少有一个Ni0）。）。2021/7/24148例子：集中力例子：集中力F F作用于悬臂梁自由端作用于悬臂梁自由端 自由域格式为：自由域格式为： 或FORCE,100,2,10.,0.,-1.,0.或或FORCE,100,2,1.,0.,-10.,02021/7/24149 FORCE1和和FORCE2卡定义集中力卡定义集中力方向：方向：FORCE1用两个结点的连线用两个结点的连线FORCE2用四个结点组成两个向量（用四个结点组成两个向量（G1-G2，G3-G4）的向量积，）的向量积，格式
102、格式（下面（下面force1、force2位置有错，刚好相反）位置有错，刚好相反）名名 称称内内 容容SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。G结点标识号（整数结点标识号（整数0）。）。F力的系数（实数）。力的系数（实数）。Gi定义力方向的结点标识号（整数定义力方向的结点标识号（整数0）。）。2021/7/24150作用于结点的集中力矩，用作用于结点的集中力矩，用MOMENT卡定义，格式卡定义，格式SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。G为力矩作用的结点标识号（整数为力矩作用的结点标识号（整数0）。）。CID坐标系标识号（整数坐标系标识号（整数0，或空白）。，或空白）
103、。M比例系数（实数）。比例系数（实数）。Ni力矩向量分量，在由力矩向量分量，在由CID定义的坐标系中量度（实数，只少有一个定义的坐标系中量度（实数，只少有一个Ni0）。）。MOMENT1MOMENT1和和MOMENT2MOMENT2也可定义集中力矩，同也可定义集中力矩，同FORCE1FORCE1和和FORCE2FORCE2。 2021/7/24151分布载荷作作用于一维单元上的分布载荷用于一维单元上的分布载荷（PLOAD1） 用用PLOAD1PLOAD1卡卡对对一一维维单单元元（CBARCBAR、CBEAMCBEAM和和CBENDCBEND）施施加加分分布布载载荷；荷； 对对CBARCBAR和
104、和CBEAMCBEAM单单元元，分分布布载载荷荷可可沿沿单单元元全全长长或或部部分分长长度度来来施施加；加； 对对CBENDCBEND单元，分布载荷限沿单元全长线性变化单元，分布载荷限沿单元全长线性变化 PLOAD1 PLOAD1卡的格式如下卡的格式如下 2021/7/24152名名 称称内内 容容SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。EIDCBAR、CBEAM或或CBEND单元的识别号（整数单元的识别号（整数0）。）。TYPE载荷类型。用如下字符表示：载荷类型。用如下字符表示：“FX”、“FY”或或“FZ”：分别为基本坐标系中：分别为基本坐标系中X、Y或或Z方向的力；方向的力；
105、“MX”、“MY”或或“MZ”： 分别为单元坐标系中分别为单元坐标系中X、Y或或Z方向的力矩；方向的力矩；“MXE”、“MYE”或或“MZE”： 分别为单元坐标系中分别为单元坐标系中X、Y或或Z方向的力矩；方向的力矩；SCALE为为X1、X2确定比例系数，用如下字符表示：确定比例系数，用如下字符表示：“LE”（实实际际长长度度），Xi值值是是沿沿单单元元轴轴的的实实际际距距离离，若若X1X2，Pi值值是是单单元元每单位长度的载荷密度；每单位长度的载荷密度；“FR”（比比例例长长度度），Xi值值是是沿沿单单元元轴轴距距离离与与单单元元总总长长度度之之比比，如如果果X1X2，Pi值是单元每单位长度
106、的载荷密度；值是单元每单位长度的载荷密度；“LEPR”（投影长度）（投影长度），Xi值是沿单元轴的实际距离；值是沿单元轴的实际距离；“FRPR” （比比例例投投影影长长度度），Xi值值为为沿沿单单元元轴轴实实际际距距离离与与总总长长之之比比，Pi值值为为单元每单位投影长度载荷密度；单元每单位投影长度载荷密度；X1，X2从从梁梁（CBAR、CBEAM或或CBEND）端端A起起算算的的沿沿梁梁轴轴线线之之距距（实实数数，X2可可为为空空白，）。白，）。P1，P2分分别别为为X1和和X2处处的的载载荷荷系系数数（实实数数，或或空空白白）。若若X1X2，则则在在X1和和X2之之间间载载荷荷呈呈线线性性
107、分分布布，而而X1，X2处处之之单单位位长长度度载载荷荷分分别别为为P1及及P2；若若X1=X2，或或X2为空白，表示在为空白，表示在X1处作用一大小为处作用一大小为P1的集中力。的集中力。2021/7/24153例例1 均布载荷均布载荷 用比例长度用比例长度“FR”“FR”来确定来确定X1X1和和X2X2，有，有X1 = 0.0, X2 = 1.0X1 = 0.0, X2 = 1.0，P1= P2=12.6P1= P2=12.6磅磅/ /英英寸寸 用用“LE”来确定来确定X1和和X2 2021/7/24154例例2，线性分布载荷，线性分布载荷对沿梁轴线线性分布载荷 PLOAD1卡为：卡为：
108、2021/7/24155例例3 ，集中载荷，集中载荷 对作用于梁上的集中载荷对作用于梁上的集中载荷 PLOAD1PLOAD1卡为卡为 2021/7/24156作用于二维单元上的均布压力（作用于二维单元上的均布压力（PLOAD2）对有相同均布压力的多个二维单元（对有相同均布压力的多个二维单元（CQUAD4CQUAD4或或CTRIA3CTRIA3），），PLOAD2PLOAD2卡卡十分方便十分方便PLOAD2PLOAD2卡格式：卡格式： 或名称名称内内容容SID载荷集识别号（整数载荷集识别号（整数0），由情况控制指令），由情况控制指令LOAD=SID选取。选取。P压力值（实数），压力方向按单元连接
109、结点顺序，以右手定则定义。压力值（实数），压力方向按单元连接结点顺序，以右手定则定义。EIDi单单元元识识别别号号（整整数数0，或或空空白白，对对于于替替换换形形式式，EID2EID1,并并且且要要求求其其间间的所有单元号是实际存在的）。的所有单元号是实际存在的）。2021/7/24157PLOAD名称名称内内 容容SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。Gi结点号结点号P压力（实数），方向按单元结点连接顺序，以右手定则确定。压力（实数），方向按单元结点连接顺序，以右手定则确定。2021/7/24158作用于二维或三维单元面上的分布压力（作用于二维或三维单元面上的分布压力（PLOA
110、D4）PLOAD4PLOAD4定义多种二维或三维单元面上的压力载荷定义多种二维或三维单元面上的压力载荷 这种压力载荷可垂直或不垂直于单元面这种压力载荷可垂直或不垂直于单元面 可在单元面各角点输入不同压力值可在单元面各角点输入不同压力值 2021/7/24159 PLOAD4卡的格式如下卡的格式如下 替换格式（仅适于面单元）替换格式（仅适于面单元） 2021/7/24160名称名称内内容容SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。单元标识号（整数单元标识号（整数0，对于，对于“THRU”选择，选择，EID10，或为空白）。，或为空白）。G3与与G1结结点点同同一一面面上上的的对对角角结
111、结点点编编号号，仅仅对对于于体体单单元元CHEXA和和CPENTA才要求的。对于才要求的。对于CPENTA单元的三角面是不要求的。单元的三角面是不要求的。G4四面体元四面体元CTETRA不受压力的角结点编号（整数不受压力的角结点编号（整数0）。）。CID坐标系标识号（整数坐标系标识号（整数0，缺省值，缺省值=0）。）。N1，N2，N3在在坐坐标标系系CID中中定定义义的的向向量量分分量量，用用于于定定义义载载荷荷密密度度向向量量方方向向（实实数）。数）。2021/7/24161例例1： 作用于曲板上的均布压力（作用于曲板上的均布压力（PLOAD4）用PLOAD4卡替换形式定义 2021/7/2
112、4162 例例2： 作用于六面体作用于六面体CHEXA单元上的均布压力载荷单元上的均布压力载荷2021/7/24163重力和离心力（重力和离心力（GRAVGRAV，RFORCERFORCE） 在在NASTRANNASTRAN中，重力载荷用中，重力载荷用GRAVGRAV卡来施加，格式卡来施加，格式 名称名称内内 容容SID重力载荷集标识号（整数重力载荷集标识号（整数0）。）。CID坐标系标识号（整数坐标系标识号（整数0，缺省值为零）。，缺省值为零）。G重力加速度向量比例系数（实数）。重力加速度向量比例系数（实数）。Ni在坐标系在坐标系CID中定义的加速度向量分量（实数，只少有一个中定义的加速度向
113、量分量（实数，只少有一个Ni0）。）。2021/7/24164旋转引起的离心惯性力，用旋转引起的离心惯性力，用RFORCE卡定义。格式卡定义。格式 名称名称内内 容容SID离心载荷集标识号（整数离心载荷集标识号（整数0，为零时代表基本坐标系原点）。，为零时代表基本坐标系原点）。G结点标识号（整数结点标识号（整数0）。）。CID定义选转向量的坐标系标识号（整数定义选转向量的坐标系标识号（整数0，缺省值为，缺省值为0）。）。AR1,R2,R3单位时间旋转角速度标量系数（实数）。单位时间旋转角速度标量系数（实数）。旋转向量的分量，该向量过旋转向量的分量，该向量过G点（实数）。点（实数）。METHOD
114、计算离心力所用的方法（整数计算离心力所用的方法（整数= 1，2，或空白）。，或空白）。METHOD=1METHOD=1（或空白），耦合质量矩阵；（或空白），耦合质量矩阵； METHOD=2 METHOD=2，集中质量矩阵，集中质量矩阵 2021/7/24165强迫位移 静力分析中，用静力分析中，用DEFORMDEFORM卡定义卡定义强迫变形强迫变形DEFORMDEFORM卡在情况控制集中用指令卡在情况控制集中用指令DEFORM = SIDDEFORM = SID来选取来选取 DEFORM卡格式卡格式 名称名称内内 容容SID强迫变形集标识号（整数强迫变形集标识号（整数0）。）。EIDi单元标识
115、号（整数单元标识号（整数0）。）。Di变形（实数，正值表示伸长）。变形（实数，正值表示伸长）。2021/7/24166对静力分析中的对静力分析中的强迫位移强迫位移，用，用SPCD施加施加SPCDSPCD卡由情况控制指令卡由情况控制指令LOAD = SIDLOAD = SID来选取来选取 DEFORMDEFORM格式格式 名称名称内内容容SID载荷集识别号（整数载荷集识别号（整数0）。）。Gi结点或标量点标识号（整数结点或标量点标识号（整数0）。）。Ci位移分量号（位移分量号（0整数整数6，1至至6个的唯一整数，无嵌入空白）。个的唯一整数，无嵌入空白）。Di与与Gi和和Ci对应的强迫位移值（实数
116、）。对应的强迫位移值（实数）。2021/7/24167热热载载 温度场用结点温度和单元温度数据定义温度场用结点温度和单元温度数据定义（ TEMP TEMP和和TEMPDTEMPD模型数据卡定义结点温度模型数据卡定义结点温度TEMPTEMP卡卡格式格式 名称名称内内容容SID温度集标识号（整数温度集标识号（整数0）。）。G结点标识号（整数结点标识号（整数0）。）。T温度值（实数）。温度值（实数）。一张一张TEMP卡最多可定义三个结点的温度，由情况控制卡最多可定义三个结点的温度，由情况控制TEMP=SID选取选取2021/7/24168TEMPD卡卡定义结点温度场，格式定义结点温度场，格式 名称名
117、称内内 容容SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。T结点温度原设定值（实数）。结点温度原设定值（实数）。该该卡卡最最多多可可定定义义四四组组温温度度场场，它它由由情情况况控控制制指指令令TEMP = SID选选取取。 对对于于一一维维单单元元：ROD、BAR、BEAM、BEND和和CONROD或或TUBE，用用 TEMPRB卡来定义温度场，格式卡来定义温度场，格式： 2021/7/24169第二继续卡的替换形式第二继续卡的替换形式 名称名称内内容容SID温度集标识号（整数温度集标识号（整数0）。）。EIDn单元标识号。单元标识号。TA、TB分别为在端点分别为在端点A和和B剖面之平
118、均温度（实数）。剖面之平均温度（实数）。在端点在端点j处处i方向的等效线性梯度（只用于方向的等效线性梯度（只用于CBAR、CBEAM和和CBEND，实数）。，实数）。端端点点j剖剖面面上上i位位置置的的温温度度（i位位置置由由PBAR、PBEAM或或PBEND卡卡所所定定义义，只只用用于应力恢复，实数）。于应力恢复，实数）。二维单元二维单元，用，用TEMPP1和和TEMPP3卡来定义温度场，卡来定义温度场， TEMPP1卡卡定义二维单元面上温度场，格式定义二维单元面上温度场，格式 2021/7/24170继续卡的替换格式为继续卡的替换格式为 名称名称内内容容SID温度集标识号（整数温度集标识号
119、（整数0）。）。EIDn单元标识号（整数单元标识号（整数0）。）。T平均温度（实数）。平均温度（实数）。等效温度梯度（实数，不用于膜单元）。等效温度梯度（实数，不用于膜单元）。T1、T2单元性质卡单元性质卡PSHELL上规定的计算应力点的温度（实数）。上规定的计算应力点的温度（实数）。2021/7/24171TEMPP3卡卡定义定义二维单元二维单元剖面剖面温度梯度温度梯度，格式，格式 第三继续卡的替换格式为第三继续卡的替换格式为 名称名称内内容容SID温度集标识号（整数温度集标识号（整数0）。）。EIDn单元标识号（整数单元标识号（整数0）。）。Z0底面至参考面之距（实数）。底面至参考面之距（
120、实数）。Zi平面平面i至参考面之距（实数）。至参考面之距（实数）。T0底面温度（实数）。底面温度（实数）。Ti平面平面i的温度（实数）。的温度（实数）。2021/7/24172组合载荷 LOAD模型数据卡可用来进行静力载荷的线性组合（叠加）模型数据卡可用来进行静力载荷的线性组合（叠加）所所 组组 合合 的的 载载 荷荷 是是 用用 FORCE、 MOMENT、 FORCE1、 MOMENT1、FORCE2、 MOMENT2、 PLOAD、 PLOAD1、 PLOAD2、 PLOAD3、PLOAD4、PLOADX、SLOAD、SPCD、RFORCE或或GRAV卡来定义卡来定义 LOAD卡格式：卡
121、格式： 名称名称内内容容SID载荷集标识号（整数载荷集标识号（整数0）。）。S总比例系数（实数）。总比例系数（实数）。Si分比例系数（实数）。分比例系数（实数）。Li可组合载荷卡上定义的载荷集标识号（整数可组合载荷卡上定义的载荷集标识号（整数0）。）。由由LOAD定义的组合载荷为定义的组合载荷为 2021/7/24173例子例子:(1)Y向向15.2磅的集中力磅的集中力F作用于结点作用于结点12上上(2)6.4英寸英寸-磅关于磅关于X-轴的集中弯矩轴的集中弯矩M作用于结点作用于结点127上。上。 要求要求:组合载荷为：组合载荷为：2倍集中力倍集中力F和和3倍的集中力矩倍的集中力矩M。即。即 式
122、中式中30和和40分别为集中力分别为集中力F和集中力矩和集中力矩M的载荷集标识号。的载荷集标识号。 在在情况控制集中情况控制集中： LOAD = 2 2 在在模型数据集模型数据集中中 2021/7/24174注意：NASTRAN可可用用情情况况控控制制SUBCASE在在一一次次程程序序运运行行中中分分析析多多种种载载荷工况（每一种子情况定义一种唯一的载荷工况）荷工况（每一种子情况定义一种唯一的载荷工况）还还可可用用情情况况控控制制指指令令SUBCOM和和SUBSEQ定定义义子子情情况况（不不同同载载荷荷条件）的线性组合。条件）的线性组合。例子：说明SUBCOM和SUBSEQ应用 F124315
123、ZF2X第一种载荷情况：同时加上第一种载荷情况：同时加上F1和和F2；第二种载荷情况：同时加上第二种载荷情况：同时加上F1和半倍的反向和半倍的反向F2。2021/7/24175在情况控制集中：在情况控制集中： SUBCASE 1 （选取垂直载荷（选取垂直载荷F1） LABEL = VERTLCAL LOAD 2000.0 LBS LOAD = 10 SUBCASE 2 （选取水平载荷（选取水平载荷F2） LABEL = HORIZONTAL LOAD 1000.0 LBS LOAD = 20 SUBCASE 100 （组合（组合F1和和F2） SUBTITLE = COMBINATION OF
124、 THE PREVIOUS SUBCASES LABEL = FIST COMBINATION SUBSEQ = 1. , 1. SUBCASE 200 （组合（组合F1和和-0.5F2） LABEL = SECOND COMBINATION SUBSEQ = 1. , -0.5在模型数据集中：在模型数据集中：FORCE , 10 , 3 , , -2000. , 0. , 0. , 1.FORCE , 20 , 5 , , 1000. , 1. , 0. , 1.2021/7/24176第9章约束处理约束处理 2021/7/24177MSC/NASTRANMSC/NASTRAN两种基本约束类
125、型：两种基本约束类型：单点约束（单点约束（SPCSPC）和多点约束（）和多点约束（MPCMPC） 单点约束单点约束 单点约束是约束单个自由度的一种约束单点约束是约束单个自由度的一种约束用途：用途： 支持一个结构，或将一结构支持一个结构，或将一结构“固定固定”于地面；于地面； 处理对称或反对称边界条件；处理对称或反对称边界条件； 消除结构分析中未用自由度；消除结构分析中未用自由度； 消除非常弱的耦合自由度消除非常弱的耦合自由度； 给结点施加零或非零强迫位移给结点施加零或非零强迫位移 2021/7/24178永久性固定约束永久性固定约束对永久性固定约束，用永久性固定约束，用GRIDGRID模型数据
126、卡中第模型数据卡中第8 8域域PSPS来定义来定义; ; 如果分析模型中仅有几个结点需施加零位移约束，则采用如果分析模型中仅有几个结点需施加零位移约束，则采用GRIDGRID卡。卡。 单点约束（单点约束（SPC）用用SPC模型数据卡施加一组单点约束或模型数据卡施加一组单点约束或强迫位移强迫位移SPC的格式的格式 名名称称内内容容SID单点约束集标识号（整数单点约束集标识号（整数0）。）。Gi结点标识号。结点标识号。Ci位位移移分分量量号号（1整整数数6，可可填填由由1至至6组组成成的的多多至至6个个唯唯一一的的整整数数，其其间间不不允许堪入空格）。允许堪入空格）。Di由由Gi和和Ci指定的自由
127、度强迫位移值（实数，缺省值为指定的自由度强迫位移值（实数，缺省值为0.0）。）。2021/7/24179 SIDSID是是SPCSPC集识别号，由情况控制指令集中集识别号，由情况控制指令集中SPC=SID SPC=SID 指令来选取指令来选取 一个一个SPCSPC卡可定义两组（卡可定义两组（G G、C C、D D）值）值 单点约束（单点约束（SPC1SPC1） SPC1 SPC1模型数据卡用于定义模型数据卡用于定义零位移单点约束零位移单点约束，格式，格式 替换格式替换格式 名名称称内内容容SID单点约束集标识号（整数单点约束集标识号（整数0）。）。C分分量量号号（任任何何唯唯一一的的由由1至至
128、6的的整整数数组组合合，不不允允许许堪堪入入空空格格。对对于于结结点点必必须须为为整数；标量点则为空白）。整数；标量点则为空白）。Gi结点或标量点标识号（整数结点或标量点标识号（整数0或为替代格式中的或为替代格式中的“THRU”，要求，要求G10）。）。METHOD选取特征值求解方法（选取特征值求解方法（BCD值）值）METHOD=INV逆幂法逆幂法SINV移位逆幂法移位逆幂法GIV吉文斯变换法吉文斯变换法MGIV修正吉文斯法修正吉文斯法HOU郝斯厚德变换法郝斯厚德变换法MHOU修正郝斯厚德法修正郝斯厚德法AGIV自动选取自动选取GIV或或MGIV法法AHOU自动选取自动选取HOU或或MHOU
129、法法2021/7/24214F1，F2指定频率范围（实数指定频率范围（实数0.0）若若METHOD=“INV”或或“SINV”时时，在在F1和和F2间间求求出出ND个个特特征征解解，若若ND为为空空白白，则则找找出出F1和和F2间间所所有有特特征征解解；若若METHOD = “GIV”、“MGIV”、“HOU”或或“MHOU”时时，寻寻求求所所有有的的特特征征值值，只只计计算算频频率率为为F1至至F2之之间间的的特特征向量，但若指定征向量，但若指定ND值，只计算值，只计算ND个频率最低的特征向量。个频率最低的特征向量。NE频率在频率在F1和和F2间根的估算个数（整数间根的估算个数（整数0）。）
130、。ND需求特征解的个数（整数需求特征解的个数（整数0）。）。METMOD=“INV”或或“SINV”时，指定求解特征根与特征向量的数目。时，指定求解特征根与特征向量的数目。METMOD=“GIV”、“MGIV”、“HOU”或或“MHOU”时时，指指定定求求解解特特征征向向量的数目。量的数目。NORM选定正则化向量的方法（选定正则化向量的方法（BCD值）。值）。MASS对特征向量的最大分量正则化；对特征向量的最大分量正则化； POINT对特定自由度正则化。对特定自由度正则化。G结点或标量点标识号，只当结点或标量点标识号，只当NORM = ROINT时才需要时才需要（整数（整数0）。）。C指定特定
131、结点的分量号，只当指定特定结点的分量号，只当NORM = ROINT时使用时使用（1整数整数6）。）。2021/7/24215注意事项：注意事项：1）EIGREIGR卡必须由情况控制指令卡必须由情况控制指令METHOD = SIDMETHOD = SID来选取来选取2 2）F1F1和和F2F2的单位为的单位为赫兹（赫兹（HZHZ）3 3）继继序序卡卡可可以以省省略略，此此时时特特征征向向量量正正则则化化为为对对质质量量矩矩阵阵正则化正则化4 4）使用）使用METHOD =“SINV”METHOD =“SINV”时，若时，若F2F2为空白，则只计算出为空白，则只计算出一个大于一个大于F1F1的特
132、征根的特征根2021/7/24216EIGRLEIGRL卡卡是专门定义兰索士法的模型数据卡，它的格式如下是专门定义兰索士法的模型数据卡，它的格式如下名名称称内内容容SID集标识号（整数集标识号（整数0）。）。V1，V2设定模态分析时的频率范围或屈曲分析时的特征值范围设定模态分析时的频率范围或屈曲分析时的特征值范围（实数或空白，（实数或空白，V10，或空白）。，或空白）。MSGLVL诊断输出次数选取（诊断输出次数选取（0整数整数3，缺省值为，缺省值为1）。）。MAXSET按块或集设定的向量数（按块或集设定的向量数（1整数整数5，缺省值为，缺省值为7）。）。SHFSCL第一个模态的频率预估值（实数
133、或空白）。第一个模态的频率预估值（实数或空白）。NORM特征向量正则化的选定（特征向量正则化的选定（BCD值）。值）。MASS对质量矩阵正则化；对质量矩阵正则化；MAX对特征向量之最大分量正则化，仅限于屈曲分析时使用。对特征向量之最大分量正则化，仅限于屈曲分析时使用。2021/7/24217注意事项：1）EIGRL卡必须由情况控制指令METHOD = SID选取2）在模态分析时，V1与V2的单位为HZ；在屈曲分析时，则为特征值。3）所求得的特征根由小至大排列，利用V1、V2和ND三个参数可以控制求解解范范围围，如下表所示如下表所示 序号序号V1V2ND求解特征根的范围求解特征根的范围1在在V1
134、与与V2之间的最低之间的最低ND个根或全部个根或全部2在在V1与与V2之间的全部特征根之间的全部特征根3在在V1，+区间内的最低区间内的最低ND个根个根4在在V1，+区间之最低特征根区间之最低特征根5在在-，+区间内之最低区间内之最低ND个根个根6最低一个特征根最低一个特征根7小于小于V2之最低之最低ND个根个根8V2小于小于V2之全部特征根之全部特征根2021/7/24218例子例子1图图为为被被约约束束两两自自由由度度模模型型，包包括括两两个个弹弹簧簧，两两个个集集中中质质量量。两两集集中中质质量量沿沿y y方向移动。方向移动。使使用用正正则则模模态态分分析析（SOL SOL 103103
135、），用用自自动动选选择择HouseholderHouseholder方方法法或或改改进进HouseholderHouseholder方方法法（EIGREIGR卡卡中中的的METHOD METHOD = = AHOUAHOU）, ,特特征征向向量量用用最最大大法法进进行正则化（行正则化（EIGREIGR卡中的卡中的NORM = MAXNORM = MAX）输入文件输入文件2021/7/242192021/7/24220输出输出：每个模态特征值，圆频率：每个模态特征值，圆频率(rad/s) (rad/s) ，自然频率（，自然频率（HzHz）, ,广义质量和广义质量和广义刚度，对每个模态显示特征向量
136、，单点约束力和弹簧力广义刚度，对每个模态显示特征向量，单点约束力和弹簧力 2021/7/24221例子例子2 2：悬臂梁模型：悬臂梁模型 输入文件：输入文件：2021/7/242222021/7/24223输出结果输出结果 2021/7/242242021/7/24225例子例子3：四分之一板模型：四分之一板模型 注：注：SS = SS = 简支边界简支边界 1,2= 1,2= 对称和对称和/ /或反对称边界或反对称边界2021/7/24226问问题题：四四边边简简支支四四边边形形模模型型。该该模模型型主主要要说说明明处处理理对对称称结结构构模模型型各各种种边边界条件的应用。界条件的应用。采用
137、子情况，定义如下四种不同边界条件：采用子情况，定义如下四种不同边界条件：l l 对称对称- -反对称反对称l l 反对称反对称- -对称对称l l 对称对称- -对称对称l l 反对称反对称- -反对称反对称采采用用BCBC情情况况控控制制指指令令识识别别多多各各边边界界条条件件。SPCADDSPCADD模模型型数数据据卡卡定定义义所所有有SPCSPC卡的组合。卡的组合。四分之一板四分之一板输入文件：输入文件：2021/7/242272021/7/242282021/7/24229例子例子4 4：轿车框架模型：轿车框架模型 2021/7/242302021/7/24231图示该轿车模型部分模态
138、。模态图示该轿车模型部分模态。模态7 7是整体翘曲模态；模态是整体翘曲模态；模态8 8是车顶塌陷模态；模态是车顶塌陷模态；模态9 9是局部（前部）车顶模态；模态是局部（前部）车顶模态；模态1010是后车身局部模态。是后车身局部模态。 2021/7/24232第11章线性屈曲分析线性屈曲分析 2021/7/24233屈曲屈曲: : 结构在载荷不再增加的情况下继续变形结构在载荷不再增加的情况下继续变形( (丧失稳定性丧失稳定性）基本有限元方程基本有限元方程 有限元中，线性屈曲问题是在线性刚度矩阵加入有限元中，线性屈曲问题是在线性刚度矩阵加入微分刚度微分刚度的影响的影响 微分刚度：应变微分刚度：应变
139、- -位移关系式中的高阶项，代表了线性近似过程。位移关系式中的高阶项，代表了线性近似过程。 微分刚度矩阵是几何，单元类型和作用载荷的函数微分刚度矩阵是几何，单元类型和作用载荷的函数2021/7/242342021/7/24235总应变能等于总应变能等于 p pa a只对特定的值成立。这些值是临界屈曲载荷只对特定的值成立。这些值是临界屈曲载荷 2021/7/24236屈曲分析步骤屈曲分析步骤 MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN，用求解序列，用求解序列105105求解线性屈曲问题求解线性屈曲问题 载荷载荷 1) 1)屈曲分析第一步是进行静力分析，形成微分（或几何）刚度矩阵屈曲分析第一步
140、是进行静力分析，形成微分（或几何）刚度矩阵 2) 2) 静力分析载荷只需给出其分布，而载荷的数值大小是不重要的静力分析载荷只需给出其分布，而载荷的数值大小是不重要的边界条件边界条件 因对称结构最低屈曲模态不一定对称，屈曲分析往往采用全结构进行分析。因对称结构最低屈曲模态不一定对称，屈曲分析往往采用全结构进行分析。特征值解法特征值解法 在在MSC/NASTRANMSC/NASTRAN中有七种实特征值抽取方法：中有七种实特征值抽取方法： Givens Givens法，修改的法，修改的GivensGivens法，法，HouseholderHouseholder法，修改的法，修改的Householde
141、rHouseholder法，法， 逆幂法，增强的逆幂法，逆幂法，增强的逆幂法，LanczosLanczos法法用于线性屈曲分析用于线性屈曲分析 逆幂法，增强的逆幂法，逆幂法，增强的逆幂法，LanczosLanczos法法2021/7/242371 1、MSC/NASTRANMSC/NASTRAN输入输入/ /输出格式被公认输出格式被公认 为一种标准为一种标准2 2、几乎所有、几乎所有CAD/CAMCAD/CAM系统都开发有与系统都开发有与 MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN的接口的接口3 3、MSC/NASTRANMSC/NASTRAN的计算结果常作为评的计算结果常作为评 估其它有
142、限元分析软件精度的参照估其它有限元分析软件精度的参照 标准标准 2021/7/24238大型大型：有上百万条源程序语句功能齐全功能齐全：进行静力、动力分析，敏度分析与优化设计实用面广实用面广：航空、航天、船舶、汽车、机械、建筑、桥梁、水力、化工、海洋、能源、橡胶等2021/7/242391 1、每一版本发行都要经过、每一版本发行都要经过4 4个个 级别，级别，5,0005,000多个测试题目多个测试题目 的考核的考核2 2、近、近3030年的开发与不断改进年的开发与不断改进3 3、50,00050,000多个用户的长期工程多个用户的长期工程 应用验证应用验证4 4、MSC/NASTRANMSC
143、/NASTRAN已成为许多工已成为许多工 业部门法定结构分析软件。业部门法定结构分析软件。 2021/7/24240l lMSC/NASTRAN线性静力与模态分析指南线性静力与模态分析指南(MSC/NASTRANLinearStaticandNormalModesAnalysisUsersGuide) l lMSC/NASTRAN基本动力分析指南基本动力分析指南(MSC/NASTRANBasicDynamicAnalysisUsersGuide)l lMSC/NASTRAN数值方法指南数值方法指南(MSC/NASTRANNunericalMethodsUsersGuide)l lMSC/NAS
144、TRAN设计敏度与优化指南设计敏度与优化指南(MSC/NASTRANDesignSensitivityandOpotimizationUsersGuide)l lMSC/NASTRAN气弹分析指南气弹分析指南(MSC/NASTRANAeroelasticAnalysisUsersGuide)l lMSC/NASTRAN热分析指南热分析指南(MSC/NASTRANThermalAnalysisUsersGuide)l lMSC/NASTRAN超单元分析指南超单元分析指南(MSC/NASTRANSuperelementAnalysisUsersGuide)l lMSC/NASTRANDMAP和数据
145、库应用指南和数据库应用指南(MSC/NASTRANDMAPandDatabaseApplicationUsersGuide)l lMSC/NASTRAN非线性分析指南非线性分析指南(MSC/NASTRANNonlinearAnalysisUsersGuide)2021/7/242411 1、为用户提供由、为用户提供由DMAPDMAP语言组语言组 成的固定分析流程成的固定分析流程2 2、用户根据需要用、用户根据需要用DMAPDMAP语言语言 修改与重组新的流程。修改与重组新的流程。 2021/7/24242第一章第一章动力分析概述动力分析概述2021/7/24243动力分析过程动力分析过程 20
146、21/7/24244其中，其中，m m为质量（惯性），为质量（惯性）， b b 为阻尼（能量耗散），为阻尼（能量耗散）， k k为刚度（恢复力）为刚度（恢复力） n n为非线性恢复力为非线性恢复力 p p为作用力为作用力 u u为位移为位移 为加速度为加速度 为速度为速度通常，作用力通常，作用力p p、位移、位移u u、速度、加速度为时间函数，、速度、加速度为时间函数，m m、b b、k k为常数，非线性恢复力为常数，非线性恢复力n n为为 的函数。的函数。 单自由度系统单自由度系统 动力学方程动力学方程 2021/7/24245单单位位长度L L (inch, m)， 质量M（slug,kg
147、），时间T（second） 基本单位基本单位 基本与推导单位基本与推导单位 常用变量工程单位常用变量工程单位 注意注意 用一致的单位制用一致的单位制 常见错误是质量与阻尼单位常见错误是质量与阻尼单位 Nastran Nastran不检验单位，用户应该小心不检验单位，用户应该小心 2021/7/242462021/7/24247单自由度系统无阻尼自由振动单自由度系统无阻尼自由振动 动力学方程动力学方程解解：初始条件初始条件 其中，2021/7/24248解的最后形式：解的最后形式：2021/7/24249单自由度系统阻尼自由振动单自由度系统阻尼自由振动动力学方程动力学方程临界阻尼临界阻尼临界阻尼
148、比临界阻尼比解：解：a)欠阻尼情况欠阻尼情况 其中，其中， 为阻尼固有频率为阻尼固有频率2021/7/24250临界阻尼情况（无振荡发生）临界阻尼情况（无振荡发生） 过阻尼情况过阻尼情况无振荡发生，系统逐渐回到平衡位置（至少不会扩散） 通常分析欠阻尼情况，结构的粘性阻尼一般在通常分析欠阻尼情况，结构的粘性阻尼一般在010%范围内范围内 2021/7/24251单自由度系统无阻尼简谐振动单自由度系统无阻尼简谐振动 动力学方程动力学方程其中， 为激励力频率 解的形式解的形式 2021/7/24252 稳态解稳态解部分2021/7/24253MSC/NASTRANMSC/NASTRAN开发历史开发历
149、史l1964年，MSC承担美国航空航天局（NASA）主持NASTRAN的开发l1971年，MSC推出专利版MSC/NASTRANl1973年，年，MSC定为定为NASTRAN(NASA)维护商维护商l1989年, 发布经重大改进的MSC/NASTRAN66l1991年，将年，将CAD技术引入技术引入MSC/NASTRANV67.5及相应产品及相应产品Nastran Nastran for Windowfor Windowl19941994年，年，MSCMSC公司发布了经重大改进的公司发布了经重大改进的 MSC/NASRANV68MSC/NASRANV68版版 2021/7/24254l1994
150、年，MSC与PDAE合并,形成了以MSC/NASTRAN为核心的MSC产品系列产品系列 如：MSC.MVISION、MSC.PATRAN、MSC.THERMAL、 MSC.FEA、MSC.FATIGUE、MSC.ADVANCEDFEA等 标志着CAE领域新阶段的开始l1995年,MSC/NASTRANV68.2版l1996年,MSC/NATRANV69版l1997年, MSC/NASTRANV70版l 20012001年年, ,MSC/NASTRAN2001MSC/NASTRAN2001版版2021/7/24255MSC/NASTRANMSC/NASTRAN主要特点与功能主要特点与功能 MSC
151、/NASTRAN MSC/NASTRAN 的主要特点的主要特点 1)1)大型、通用、功能齐全、适用面广大型、通用、功能齐全、适用面广2)极高的软件可靠性3)世界领先的计算结构技术先进性4)独特的DMAP语言5)标准的输入/输出格式2021/7/24256MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 主要功能主要功能 1)1)静力分析静力分析l l线性静力分析（包括惯性卸载）线性静力分析（包括惯性卸载）l l屈曲分析屈曲分析 包括线弹性屈曲，弹性非线性屈曲和弹塑性屈曲分析。包括线弹性屈曲，弹性非线性屈曲和弹塑性屈曲分析。l l静力几何与材料非线性分析静力几何与材料非线性分析 包括大变形（大位移
152、、大转动以及跟随力），非线性弹性，弹塑包括大变形（大位移、大转动以及跟随力），非线性弹性，弹塑 性，蠕变，性，蠕变， 粘弹性以及接触问题。粘弹性以及接触问题。 2)2)动力分析动力分析 l正交模态分析（固有频率与振动模态）l直接复特征值分析l模态复特征值分析l直接频率响应分析l模态频率响应分析l直接瞬态响应分析l模态瞬态响应分析l响应谱分析l随机动力分析l具有几何和（或）材料非线性的瞬态响应分析2021/7/242573)3)热传导分析热传导分析 l 线性稳态热传导分析l非线性稳态热传导分析l瞬态热传导分析l 非线性瞬态热传导分析4)4)气动弹性分析气动弹性分析 l 静态气动弹性分析静态气动弹
153、性分析l 动气动弹性分析动气动弹性分析 包括颤振分析，频率响应分析，瞬态响应分析，随机响应分析，包括颤振分析，频率响应分析，瞬态响应分析，随机响应分析， 以及气动伺服弹性分析。以及气动伺服弹性分析。2021/7/242585) 5) 多级超单元分析多级超单元分析 l 线性静力超单元分析线性静力超单元分析l 屈曲超单元分析屈曲超单元分析l 动力超单元分析（模态综合法）动力超单元分析（模态综合法） 包括固有模态分析，直接与模态复特征值，直接与模态频率响包括固有模态分析，直接与模态复特征值，直接与模态频率响 应和直接与模态瞬态响应。应和直接与模态瞬态响应。l 气动弹性响应超单元分析气动弹性响应超单元
154、分析l 颤振超单元分析颤振超单元分析l 稳态与瞬态热传导超单元分析稳态与瞬态热传导超单元分析 l 循环对称（静力、屈曲）超单元分析循环对称（静力、屈曲）超单元分析 6)6)设计敏度分析与结构优化设计敏度分析与结构优化 l l设计敏度分析设计敏度分析l l 多约束结构优化多约束结构优化 2021/7/24259 7) 7) 通用矩阵运算通用矩阵运算 l运用DMAP修改MSC/NASTRAN固定流程 l建立用户自己的有限元求解系列 8) 8) 特殊分析功能特殊分析功能 l声响分析 l流体与结构耦合分析 l循环对称分析 l 层复合材料分析 2021/7/24260MSC/NASTRAN的前后处理 1
155、 1、 MSC MSC公司直接提供的公司直接提供的 有有MSC/PATRANMSC/PATRAN和和MSC/ARIESMSC/ARIES2 2、通用、通用CADCAD软件软件 如如Unigraphics(UG),Pro/ENGINEERUnigraphics(UG),Pro/ENGINEER与与I-DEASI-DEAS等等 3 3、所有著名、所有著名CAD/CAMCAD/CAM系统及专用有限元前后处理软件系统及专用有限元前后处理软件 都与都与MSC/NASTRANMSC/NASTRAN有接口，均可生成有接口，均可生成MSC/NASTRANMSC/NASTRAN的的 输入文件，并进行后置处理。输
156、入文件，并进行后置处理。 2021/7/24261MSC/NASTRAN的文档资料1 1、 MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 使用入门使用入门 （GettingStartedWithMSC/NASTRANUsersGuide）2 2、用户指南用户指南 3 3、MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 快速参考手册快速参考手册 ( MSC/NASTRAN Quick Reference Guide ) ( MSC/NASTRAN Quick Reference Guide ) 4 4、MSC/NASTRAN MSC/NASTRAN 参考手册参考手册 ( MSC/NASTRAN
157、 Referemce Manual ) ( MSC/NASTRAN Referemce Manual ) 2021/7/242622021/7/24263第二章有限元分析引言2021/7/24264有限元法在工程分析中的作用有限元法在工程分析中的作用工程分析工程分析经典法经典法数值法数值法精确解法精确解法近似解法近似解法能能 量量 法法边边界界元元法法有有限限差差分分法法有有限限元元法法2021/7/24265有限元法的过程有限元法的过程 2021/7/24266线性静力分析的基本矩阵方程线性静力分析的基本矩阵方程单元刚度矩阵单元刚度矩阵K=刚度矩阵F=力向量(已知)u=由F引起的未知位移向量
158、2021/7/24267总体刚度矩阵总体刚度矩阵2021/7/24268线性静力有限元分析步骤线性静力有限元分析步骤结构离散结构离散形成单元刚度矩阵形成单元刚度矩阵装配总体刚度矩阵装配总体刚度矩阵施加约束边界条件施加约束边界条件施加载荷求解方程求解方程计算位移、应力等计算位移、应力等2021/7/24269F=10000磅L=10英寸YINL=10英寸面积A=1.5英寸2弹性模量E=10106磅/英寸2面积A=2.0英寸2弹性模量E=10106磅/英寸2例子：例子：1 1、建立结构有限元模型、建立结构有限元模型L=10英寸A=1.5英寸2L=10英寸A=2.0英寸2结点3#结点1#结点2#单元
159、单元2021/7/242702 2、形成单元刚度矩阵、形成单元刚度矩阵 3 3、总装刚度矩阵、总装刚度矩阵 2021/7/242714 4、施加边界条件、施加边界条件 5 5、施加作用载荷、施加作用载荷 2021/7/242726 6、求解矩阵方程、求解矩阵方程 7 7、计算单元应力、计算单元应力2021/7/24273第三章NASTRAN有限元模型知识2021/7/24274离散化结构的描述离散化结构的描述l有限元模型所需数据：l坐标系l模型几何l有限单元l载荷l边界条件l材料性质2021/7/24275坐标系坐标系MSC/NASTRANMSC/NASTRAN有有直直角角笛笛卡卡尔尔坐坐标标
160、系系, ,称称为为基基本本坐坐标标系系, ,也也称称缺缺省省坐标系坐标系MSC/NASTRANMSC/NASTRAN允许建局部坐标系允许建局部坐标系, ,包括直角、柱面包括直角、柱面(r,z)(r,z)与球面与球面坐标系坐标系(r,)(r,)2021/7/24276模型几何模型几何MSC/NASTRAN中，模型几何用结点定义结构结点加载而移动结构结点加载而移动结构模型每一结点有六个可能位移（自由度）结构模型每一结点有六个可能位移（自由度） 三个移动三个移动( (在在X X、Y Y和和Z Z方向方向) )和三个转动和三个转动( (关于关于X X、Y Y和和Z Z轴轴) )2021/7/24277
161、有限单元有限单元 NastranNastran中，单元名前字母中，单元名前字母C是表是表“connection” 弹簧元（性质如简单拉伸或扭转弹簧）弹簧元（性质如简单拉伸或扭转弹簧） CELAS14线单元（性质象杆、棒或梁）线单元（性质象杆、棒或梁） 杆元：杆元： CROD CROD，CONRODCONROD 直梁元：直梁元：CBARCBAR，CBEAMCBEAM 曲梁元：曲梁元：CBENDCBEND2021/7/24278 面单元（性质象膜或薄板）面单元（性质象膜或薄板） 三结点三角形板元：三结点三角形板元：CTRIA 3CTRIA 3 六结点三角形板元：六结点三角形板元：CTRIA 6CT
162、RIA 6 四结点四边形板元：四结点四边形板元：CQUAD 4CQUAD 4 八结点四边形板元：八结点四边形板元：CQUAD 8CQUAD 8 四结点剪力板元：四结点剪力板元：CSHEAR CSHEAR 六面体元（六面体元（性质象块料或厚板材）性质象块料或厚板材）六面体元六面体元 CHEXA CHEXA五面体元五面体元CPENTACPENTA四面体元四面体元CTETRACTETRA2021/7/24279 约束元（无限刚硬，称为刚性元）约束元（无限刚硬，称为刚性元） l l 刚性杆：刚性杆：RRODRROD l l 刚性梁：刚性梁：RBARRBAR l l 刚性三角板：刚性三角板：RTRPLT
163、RTRPLT l l 刚性体：刚性体：RBE1RBE1，RBE2RBE2 l l 均方加权约束元：均方加权约束元：RBE3RBE3 l l 内插约束元：内插约束元：RSPLINERSPLINE2021/7/24280载荷载荷 (1) (1)MSC/NASTRANMSC/NASTRAN可处理的载荷包括静力载荷、动可处理的载荷包括静力载荷、动力瞬态、振动载荷、热载、地震加速度和随机力瞬态、振动载荷、热载、地震加速度和随机载荷载荷 (2) (2)静力载荷包括：静力载荷包括： l l 板和体面上的压力载荷板和体面上的压力载荷 l l重力载荷重力载荷 l l由加速度引起的载荷由加速度引起的载荷 l l
164、强迫位移强迫位移 l l集中力和力矩集中力和力矩 l l 梁上的分布载荷梁上的分布载荷2021/7/24281边界条件边界条件 (1)结构对载荷的响应通过约束点或结构点处产结构对载荷的响应通过约束点或结构点处产生反力来响应生反力来响应（2）一些简单边界件一些简单边界件（3 3）MSC/NASTRANMSC/NASTRAN中，边界条件通过约束适当自由度中，边界条件通过约束适当自由度 为零位移来处理为零位移来处理 2021/7/24282材料性质材料性质 NASTRAN可处理材料包括：可处理材料包括： 各向同性，各向异性，非线性各向同性，各向异性，非线性(与应力相关与应力相关)， 流体，温度相关的
165、，以及复合材料等流体，温度相关的，以及复合材料等2021/7/24283MSC/NASTRAN输入文件结构 1、MSC/NASTRAN输入文件内容 l l 要执行的分析类型要执行的分析类型l l 计算结果输出要求计算结果输出要求l l模型几何模型几何l l单元集单元集l l材料材料l l载荷载荷l l约束约束( (边界条件边界条件) )2021/7/242842 2、输入文件是文本文件、输入文件是文本文件默认扩展名为默认扩展名为DATDAT，由文本编辑软件或有限元前处理软件建立，由文本编辑软件或有限元前处理软件建立 3 3、运行、运行MSC/NASTRANMSC/NASTRAN命令命令 NAS
166、TRAN NASTRAN 输入文件名输入文件名 如：如：Nastran model1.dat Nastran model1.dat 4 4、输入文件包括五个部分，三个限定符、输入文件包括五个部分，三个限定符 2021/7/24285NASTRANNASTRAN语句语句文件管理语句执行控制语句执行控制语句CEND情况控制指令情况控制指令BEGINBULK模型数据集模型数据集ENDDATA可选可选可选可选必须必须限定符必须限定符必须限定符必须限定符必须的限定符必须的限定符2021/7/24286 NASTRAN NASTRAN 语句（可选的）语句（可选的）主要用来修改一些操作参数主要用来修改一些操
167、作参数 如：工作存储器状况，数据块大小，数据块参数等如：工作存储器状况，数据块大小，数据块参数等 文件管理段（可选的）文件管理段（可选的） 主要用于初始化数据库和主要用于初始化数据库和FORTRAN FORTRAN 文件文件 执行控制段（必须的）执行控制段（必须的）（1 1）主要功能：规定执行作业分析解法类型）主要功能：规定执行作业分析解法类型 （2 2）其它一般功能：）其它一般功能：1 1）可选）可选IDID语句，识别作业语句，识别作业 2 2）可选）可选TIMETIME语句，设置作业执行最大时间限语句，设置作业执行最大时间限 （3 3）结束用）结束用CENDCEND限定符标识限定符标识20
168、21/7/24287情况控制段（必须）情况控制段（必须）（1 1） 规定与控制分析结果输出要求规定与控制分析结果输出要求( (即力、应力和位移的输出要求即力、应力和位移的输出要求) ) （2 2） 管理一组模型数据输入管理一组模型数据输入 （3 3） 定义分析子情况定义分析子情况( (如一个作业中施加多组载荷如一个作业中施加多组载荷) )，选取载荷和边界条件，选取载荷和边界条件 （4 4） 位于执行控制段后，而在模型数据段前位于执行控制段后，而在模型数据段前 模型数据段（必须）模型数据段（必须） （1 1）在情况控制段之后，以限定符在情况控制段之后，以限定符“BEGIN BULK”BEGIN
169、BULK”开始开始 （2 2） 包含描述有限元模型的全部数据：几何、坐标系、有限单元、单包含描述有限元模型的全部数据：几何、坐标系、有限单元、单 元性质、载荷、边界条件以及材料性质模型数据段记录可以按任元性质、载荷、边界条件以及材料性质模型数据段记录可以按任 何秩序排列，但最后一条必是限定符何秩序排列，但最后一条必是限定符“ENDDATAENDDATA” ” 2021/7/24288例子例子截面直径截面直径0.25英寸英寸，一端固定，另一端作用，一端固定，另一端作用20磅轴力。求轴力引起的伸长磅轴力。求轴力引起的伸长2021/7/24289MSC/NASTRANMSC/NASTRAN输入文件输
170、入文件ROD.DATROD.DAT为为 2021/7/24290MSC/NASTRAN输出文件ROD.DBALL包含数据库运行的永久性数据包含数据库运行的永久性数据ROD.F04包含数据库文件信息和模块执行摘要包含数据库文件信息和模块执行摘要ROD.F06包含包含MSC/NASTRANMSC/NASTRAN的分析结果的分析结果ROD.LOG包含系统信息和系统错误信息包含系统信息和系统错误信息ROD.MASTE数据库运行总辞典数据库运行总辞典MSC/NASTRANMSC/NASTRAN输出文件包括输出文件包括无重起动，无重起动， MASTER MASTER和和DBALLDBALL文件在作业完成后
171、自动清除文件在作业完成后自动清除2021/7/24291F06F06文件部分结果文件部分结果 2021/7/24292MSC/NASTRANMSC/NASTRAN输入数据输入数据 数据数据单位单位MSC/NASTRANMSC/NASTRAN对物理单位无限制对物理单位无限制用户在形成有限元模型时使用一致性单位制用户在形成有限元模型时使用一致性单位制 量量英制英制SI输入量：输入量：结点坐标结点坐标英寸英寸米米弹性模量弹性模量磅磅/英寸英寸2牛顿牛顿/米米2作用力矩作用力矩英寸磅英寸磅牛顿米牛顿米作用力作用力磅磅牛顿牛顿质量质量磅秒磅秒2 2/ /英寸英寸千克千克时间时间秒秒秒秒输出量：输出量：位
172、移位移英寸英寸米米应力应力磅磅/英寸英寸2牛顿牛顿/米米22021/7/24293输入数据格式输入数据格式 实数、整数和符号输入数据实数、整数和符号输入数据MSC/NASTRAN有三种可能数据 整数、实数和字符整数、实数和字符( (也称文字型、或也称文字型、或BCD) BCD) 整数整数不能包含小数点不能包含小数点实数实数必须包含小数点必须包含小数点字符字符以字母开头，其长度最多为以字母开头，其长度最多为8个字母个字母实数可用多种形式输入，如，实数可用多种形式输入，如，“7”“7”可采用如下形式输入可采用如下形式输入 2021/7/24294自由域、小域与大域格式 (1) MSC/NASTRA
173、N (1) MSC/NASTRAN 三种输入数据格式三种输入数据格式 自由域格式自由域格式 输入数据字域是用输入数据字域是用逗号逗号分开分开小域格式小域格式共十个字域，每个字域有八个字符共十个字域，每个字域有八个字符大域格式大域格式 十个字域，每个字域包含十个字域，每个字域包含1616个字符个字符(2) NASTRAN(2) NASTRAN语句、文件管理段、执行控制段、情况控制段用自由格式语句、文件管理段、执行控制段、情况控制段用自由格式 (3) (3) 模型数据段用三种格式中任何一种模型数据段用三种格式中任何一种 (4) NASTRAN (4) NASTRAN 模型数据段每一个输入数据记录模
174、型数据段每一个输入数据记录( (卡卡) )包含十个字域包含十个字域 (5) (5) 第第一一个个字字域域填填入入该该模模型型数数据据卡卡的的特特征征名名( (如如GRID,CBAR,MAT1,GRID,CBAR,MAT1,等等等等) )4 4） 第第二二字字域域至至第第九九字字域域包包含含模模型型数数据据记记录录( (卡卡) )的的数数据据输输入入信信息息 第十字域不填数据，为继续信息记录第十字域不填数据，为继续信息记录( (卡卡) )预备预备2021/7/24295典型典型NASTRANNASTRAN模型数据记录格式，模型数据记录格式，GRIDGRID记录记录( (卡卡) ) 2021/7/
175、24296自由域格式自由域格式自自由由域域格格式式必必须须从从第第一一列列开开始始填填数数据；据； 跳过字域，用逗号实现跳过字域，用逗号实现 整数和字符字域不能超过八个字符整数和字符字域不能超过八个字符 由域数据不能包含嵌入的空格。由域数据不能包含嵌入的空格。2021/7/24297小域格式小域格式第第1 1字域和第字域和第1010字域必须是左对齐字域必须是左对齐 第第2 2字域至第字域至第9 9字域无需左或右对齐字域无需左或右对齐 小域输入数据不能包含任何嵌入空格小域输入数据不能包含任何嵌入空格 2021/7/24298大域格式大域格式要求高数字精度，采用大域格式要求高数字精度，采用大域格式
176、 大域格式表示的每个记录只少有两行大域格式表示的每个记录只少有两行 2021/7/24299继续卡继续卡模型数据记录多于八个字域的数据，需要继续卡模型数据记录多于八个字域的数据，需要继续卡如：简单梁性质卡如：简单梁性质卡PBARPBAR： 输入输入(.DAT)(.DAT)文件文件2021/7/24300集中质量 lumped mass集中质量法是一种简单的静力等效计算，只需将单元的全部质量按静力等效原则分配到所有节点上，然后计算质量矩阵。在这种计算中，质量只与平动自由度有关，质量矩阵中与转动有关的系数等于0。2021/7/24301耦合质量 coupled mass耦合质量是按功的等效原则，根据假定位移形函数由虚功原理导出，不但包括平动惯性效应，还考虑了转动的惯性效益。2021/7/24302一维单元ROD 一维线弹性杆单元BAR 等截面弯曲梁单元BEAM 变截面弯曲梁单元BEND 曲线梁单元2021/7/24303个人观点供参考，欢迎讨论
