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第1章 Nastran的输入文件和输出文件1

1.1 计算机辅助工程概述1

1.1.1 计算机辅助工程的含义1

1.1.2 有限元计算的重要性2

1.1.3 Nastran概述3

1.2 Nastran的输入文件和输出文件5

1.2.1 静力学分析实例5

1.2.2 Nastran输入文件的构成7

1.2.3 Nastran的输入数据的类型8

1.2.4 Nastran的单位制8

1.2.5 Nastran输入文件的数据格式9

1.2.6 在输入文件中添加注释10

1.2.7 Nastran的输出文件10

1.3 Nastran的命令11

1.4 文件管理命令12

第2章 Nastran有限元模型的材料及属性15

2.1 各向同性材料15

2.1.1 各向同性材料的力学关系15

2.1.2 各向同性材料的定义16

2.2 正交各向异性材料19

2.2.1 三维单元正交各向异性材料19

2.2.2 二维单元正交各向异性材料20

2.3 各向异性材料21

2.3.1 二维单元各向异性材料21

2.3.2 三维单元各向异性材料23

2.4 热传递材料24

2.4.1 各向同性热材料24

2.4.2 各向异性热材料25

2.4.3 热辐射材料的定义26

2.5 流体材料的定义27

2.6 非线性材料28

第3章 Nastran的有限元几何模型29

3.1 坐标系29

3.1.1 坐标系的分类29

3.1.2 局部坐标系的创建30

3.2 节点和标量点31

3.2.1 节点与标量点31

3.2.2 节点的定义32

3.2.3 标量点的定义33

3.3 零维单元及其属性34

3.3.1 标量质量单元34

3.3.2 标量质量单元的属性35

3.3.3 标量弹簧单元36

3.3.4 标量弹簧单元的属性37

3.3.5 标量阻尼单元37

3.3.6 标量阻尼单元的属性38

3.4 一维单元及其属性39

3.4.1 CROD单元39

3.4.2 CROD单元的属性40

3.4.3 CTUBE单元40

3.4.4 CTUBE单元的属性40

3.4.5 CBEND单元41

3.4.6 CBEND单元的属性42

3.4.7 CBAR单元43

3.4.8 CBAR单元的属性46

3.4.9 CBEAM单元46

3.4.10 CBEAM单元的属性47

3.4.11 CVISC单元52

3.4.12 CVISC单元的属性52

3.5 二维单元及其属性52

3.5.1 CQUAD4单元52

3.5.2 CQUAD8单元53

3.5.3 CTRIA3单元54

3.5.4 CTRIA6单元55

3.5.5 CQUADi单元和CTRIAi单元的属性55

3.5.6 CSHEAR单元56

3.5.7 CSHEAR单元的属性57

3.5.8 CRAC2D单元57

3.5.9 CRAC2D单元的属性58

3.6 三维单元及其属性58

3.6.1 CTETRA单元59

3.6.2 CPENTA单元59

3.6.3 CHEXA单元60

3.6.4 CTETRA单元、CPENTA单元和CTRIAX单元的属性61

3.6.5 CTRIAX6单元61

3.6.6 CTRIAX单元62

3.6.7 CQUADX单元62

3.7 R单元63

3.7.1 RROD单元63

3.7.2 RBAR单元64

3.7.3 RTRPLT单元64

3.7.4 RBE1单元65

3.7.5 RBE2单元65

3.7.6 RBE3单元66

3.7.7 RSPLINE单元67

3.7.8 RSSCON单元67

3.8 特殊单元及其属性68

3.8.1 CBUSH单元68

3.8.2 CBUSH单元的属性68

3.8.3 CBUSH1D单元69

3.8.4 CBUSH1D单元的属性70

3.8.5 CWELD单元71

3.8.6 CWELD单元的属性72

3.8.7 CGAP单元72

3.8.8 CGAP单元的属性73

3.8.9 CONM1和CONM2单元74

3.8.10 接触单元及其属性74

第4章 Nastran有限元模型的约束和载荷77

4.1 添加约束77

4.1.1 单点约束77

4.1.2 自动添加约束78

4.1.3 多点约束79

4.2 静态载荷79

4.2.1 节点集中力80

4.2.2 节点集中力矩81

4.2.3 分布载荷82

4.3 惯性载荷84

4.4 温度载荷85

4.4.1 节点温度85

4.4.2 单元温度85

4.5 强迫位移和强迫运动86

4.6 动态载荷87

4.6.1 时间动态载荷87

4.6.2 频率动态载荷90

4.6.3 随机激励92

4.7 组合载荷92

4.7.1 静态载荷的组合92

4.7.2 动态载荷的组合93

第5章 Nastran输入文件的执行控制与工况控制95

5.1 执行控制部分95

5.2 工况控制命令97

第6章 静力学计算106

6.1 集中力静力学计算106

6.1.1 问题描述106

6.1.2 创建节点106

6.1.3 创建材料和属性107

6.1.4 创建单元108

6.1.5 创建约束108

6.1.6 定义载荷109

6.1.7 指定求解序列109

6.1.8 定义载荷工况109

6.1.9 计算并查看结果110

6.2 标量单元的应用112

6.2.1 问题描述112

6.2.2 生成bdf文件112

6.2.3 计算并查看结果113

6.3 梁单元和杆单元的应用114

6.3.1 问题描述114

6.3.2 生成bdf文件114

6.3.3 计算并查看结果117

6.4 惯性释放117

6.4.1 惯性释放的概念117

6.4.2 导弹的惯性释放计算118

第7章 特征值计算121

7.1 提取线性特征值121

7.1.1 问题描述121

7.1.2 生成bdf文件122

7.1.3 提交计算并查看结果123

7.2 线性屈曲124

7.2.1 问题描述124

7.2.2 创建bdf文件125

7.2.3 提交计算并查看结果126

第8章 动态计算128

8.1 瞬态响应计算128

8.1.1 问题描述128

8.1.2 模态计算129

8.1.3 创建直接瞬态响应的bdf文件130

8.1.4 求解计算并查看结果132

8.1.5 创建模态瞬态响应的pdf文件133

8.2 频率响应133

8.2.1 创建直接频率响应的bdf文件134

8.2.2 求解计算并查看结果136

8.2.3 创建模态频率响应的bdf文件137

8.3 直接强迫运动分析137

8.3.1 问题描述137

8.3.2 生成直接强迫运动的pdf文件138

8.3.3 提交计算并查看计算结果140

8.4 大质量强迫运动141

8.4.1 生成大质量强迫运动的pdf文件141

8.4.2 提交计算并查看计算结果143

第9章 非线性分析144

9.1 非线性单元分析144

9.1.1 问题描述144

9.1.2 生成bdf文件144

9.1.3 提交计算并查看计算结果147

9.2 材料非线性分析148

9.2.1 问题描述148

9.2.2 生成bdf文件148

9.2.3 提交计算并查看计算结果151

9.3 大变形152

9.3.1 问题描述152

9.3.2 生成bdf文件153

9.3.3 提交计算和查看结果155

第10章 优化和灵敏性分析156

10.1 优化和灵敏性分析的相关数据卡156

10.1.1 优化和灵敏性分析的流程156

10.1.2 工况控制部分157

10.1.3 设计变量的定义159

10.1.4 方程的定义161

10.1.5 优化目标的定义162

10.1.6 约束的定义166

10.1.7 灵敏性分析数据的输出167

10.2 优化和灵敏性分析实例167

10.2.1 汽车灵敏性分析167

10.2.2 悬臂梁的质量优化170

10.2.3 桁架的质量优化175

第11章 超单元的使用180

11.1 超单元的定义180

11.1.1 单级超单元与多级超单元180

11.1.2 超单元的定义182

11.1.3 超单元之间的连接184

11.1.4 旋转或移动超单元186

11.1.5 多工况186

11.2 超单元计算实例188

11.2.1 超单元静力学计算188

11.2.2 超单元模态计算191

第12章 用Patran做前后处理194

12.1 Patran基本操作194

12.1.1 建立Patran的工作目录194

12.1.2 Patran的界面194

12.1.3 创建组196

12.1.4 设置元素的显示／隐藏197

12.1.5 设置元素的颜色197

12.2 在Patran中建立几何模型198

12.2.1 导入几何模型198

12.2.2 在Patran中直接建立几何模型199

12.2.3 在Patran中划分网格202

12.2.4 在Patran中定义材料202

12.2.5 在Patran中定义单元的属性203

12.3 在Patran中进行静力学计算204

12.3.1 静力学计算204

12.3.2 对称计算206

12.4 模态计算210

12.5 瞬态响应计算211

12.6 频率响应计算216