MSC-Nastran操作与实战培训教程PPT学习课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,MSC Nastran操作与实战培训教程,1,第,0,章,MSC.Software,公司,公司概况,MSC,公司建于,1963,年。,总部：美国洛杉机。,分部：欧洲（德国）和日本,办事处：,30,多个国家设有办事处,亚太办事处：东京总部，大板分公司,汉城，悉尼，台北,中国办事处：北京、上海、成都、深圳,雇员：技术工程师,680,多人,2,MSC.Software,公司,第一笔业务：,NASA,通用有限元结构分析程序,NASTRAN,开发（,1963,年）,1970,年开发,NASTRAN,商业版本,MSC/NASTARN,1983,年股票上市,1993,年收购世界著名,CAD,软件供应商,Aries Technology,公司,1994,年收购,CAE,领域第二软件供应商,PDA,工程,公司,1998,年收购,MARC,公司,1999,年收购,Work Model,公司,2001,年与法国,DASSAULT,战略同盟,2002,年收购,MDI,公司（,ADAMS,机构运动仿真,),2002,年收收购波音公司控制仿真系统,EASY5,3,主要产品：,1,）大型通用有限元程序,MSC/NASTRAN,2,）非线性有限元分析程序,MSC/MARC,3,）三维非线性和瞬态动力学软件,MSC/DYTRAN,4,）通用有限元前后置处理系统,MSC/PATRAN,5,）结构疲劳寿命预测仿真系统,MSC/FATIGUE,6,）机构运动仿真软件,MSC/ADAMS,7,）通用有限元分析系统,MSC/NASTRAN for Windows,8,）基于,CAD,技术的有限元前后处理器,MSC/ARIES,4,8,）商品化材料数据信息系统,MSC/MVISION,9,）锻压仿真系统,MSC/SuperForm,10),速跌落试验仿真系统,MSC/DropTest,11),面向设计人员的分析软件,MSC/InCheck,12,）车辆舒适性预测仿真系统,MSC/NVH-Manager,13,）预测系统,MSC/AKUSMOD,14,）汽车有限元模型处理系统,MSC/AMS,15,）拓扑及形状优化设计软件系统,MSC/Construct,16,）成型仿真系统,MSC/SuperModel,17,）,机构运动仿真系统,MSC/WORK MODEL,18),控制仿真系统,MSC/EASY 5,5,MSC,产品应用,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、生物医学及教学与科研等领域和部门,92%,的机械设计制造,;,97%,的汽车,;,95%,的航空航天,;,98%,国防。,MSC,公司产品占,CAE,领域,40%,市场,6,服务方式,1,）热线咨询服务,2,）遍布世界各地的,MSC,办事处,3,）定期与专门培训,4,）定期召开,MSC,用户会议,5,）网上服务,7,第,1,章,MSC.NASTRAN,8,1 NASTRAN,与,MSC/NASTRAN,NASTRAN,程序由来,1),NASTRAN(NAsa STRuctural ANalysis,）是一个大,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,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,9,NASTRAN,专利,l,COSMIC/NASTRAN:COSMIC,维护的非专利版,MSC/NASTRAN:MSC,公司发展的专利版,UAI/NASTRAN:,通用分析专利版本,SPERRY/NASTRAN:SPERRY UNIVAC,公司专利版,MARC/NASTRAN,：,MARC,分析与研究专利版,DTNSRDC/NASTRAN,：,David Taylor,海军舰艇研究发展,中心专利版,NKF/NASTRAN,：,NKF,工程协会专利版,COSMOS/NASTRAN:COSMOS,公司专利版,10,2 MSC/NASTRAN,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/NASTRAN,1973,年，,MSC,指,定为,NASTRAN(,NASA,),维护商,1989,年,发布经重大改进的,MSC/NASTRAN66,1991,年，将,CAD,技术引入,MSC/NASTRAN V67.5,及相,应产品,Nastran for Window,1994,年，,MSC,公司发布了经重大改进的,MSC/NASRANV68,版,11,1994,年，,MSC,与,PDAE,合并,形成了以,M,SC/NASTRAN,为核心的,MSC,产品系列,如：,MSC.MVISION,、,MSC.PATRAN,、,MSC.,THERMAL,、,MSC.,FEA,、,MSC/DYTRAN,、,MSC.,FATIGUE,、,MSC.,AFEA,等,1995,年,MSC/NASTRAN V68.2,版,1996,年,MSC/NATRAN V69,版,1997,年,MSC/NASTRAN V70,版,2001,年,MSC/NASTRAN2001,版,12,3 MSC/NASTRAN,主要特点与功能,MSC/NASTRAN,的主要特点,1),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,13,4 MSC/NASTRAN,主要功能,1),静力分析,l,线性静力分析（包括惯性卸载）,l,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,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,性，蠕变，,粘弹性以及接触问题。,2),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,14,3),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),气动弹性分析,l,静态气动弹性分析,l,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，,以及气动伺服弹性分析。,15,5),多级超单元分析,l,线性静力超单元分析,l,屈曲超单元分析,l,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,应和直接与模态瞬态响应。,l,气动弹性响应超单元分析,l,颤振超单元分析,l,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,6),设计敏度分析与结构优化,l,设计敏度分析,l,多约束结构优化,16,7),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),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,17,5 MSC/NASTRAN,的前后处理,1,、,MSC,公司提供的,MSC/PATRAN,MSC/ARIES,2,、通用,CAD,软件,如,Unigraphics(UG),Pro/ENGINEER,与,I-DEAS,等,3,、所有著名,CAD/CAM,系统及专用有限元前后处理软件,都与,MSC/NASTRAN,有接口，均可生成,MSC/NASTRAN,的,输入文件，并进行后处理。,18,6 MSC/NASTRAN,的文档资料,1,、,MSC/NASTRAN,使用入门,（,Getting Started With MSC/NASTRAN Users Guide,）,2,、,用户指南,3,、,MSC/NASTRAN,快速参考手册,(MSC/NASTRAN Quick Reference Guide),4,、,MSC/NASTRAN,参考手册,(MSC/NASTRAN Referemce Manual),19,20,第,2,章,有限元分析引言,21,有限元法在工程分析中的作用,工程分析,经典法,数值法,精确解法,近似解法,能 量 法,边界元法,有限差分法,有限元法,22,有限元法的过程,23,线性静力分析的基本矩阵方程,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,24,总体刚度矩阵,25,线性静力有限元分析步骤,结构离散,形成单元刚度矩阵,装配总体刚度矩阵,施加约束边界条件,施加载荷,求解方程,计算位移、应力等,26,F=10000,磅,L=10,英寸,YIN,L=10,英寸,面积,A=1.5,英寸,2,弹性模量,E=10,10,6,磅,/,英寸,2,面积,A=2.0,英寸,2,弹性模量,E=10,10,6,磅,/,英寸,2,例子：,1,、建立结构有限元模型,L=10,英寸,A=1.5,英寸,2,L=10,英寸,A=2.0,英寸,2,结点,3,#,结点,1,#,结点,2,#,单元,单元,27,2,、形成单元刚度矩阵,3,、总装刚度矩阵,28,4,、施加边界条件,5,、施加作用载荷,29,6,、求解矩阵方程,7,、计算单元应力,30,第三章,NASTRAN,有限元模型知识,31,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,32,坐标系,MSC/NASTRAN,有直角笛卡尔坐标系,称为基本坐标系,也称缺省坐标系,MSC/NASTRAN,允许建局部坐标系,包括直角、柱面,(r,z),与球面坐标系,(r,),33,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,结构模型每一结点有六个可能位移（自由度）,三个移动,(,在,X,、,Y,和,Z,方向,),和三个转动,(,关于,X,、,Y,和,Z,轴,),34,有限单元,Nastran,中，单元名前字母,C,是表,“,connection,”,弹簧元（性质如简单拉伸或扭转弹簧）,CELAS1,4,线单元（性质象杆、棒或梁）,杆元：,CROD,，,CONROD,直梁元：,CBAR,，,CBEAM,曲梁元：,CBEND,35,面单元（性质象膜或薄板）,三结点三角形板元：,CTRIA 3,六结点三角形板元：,CTRIA 6,四结点四边形板元：,CQUAD 4,八结点四边形板元：,CQUAD 8,四结点剪力板元：,CSHEAR,六面体元（,性质象块料或厚板材）,六面体元,CHEXA,五面体元,CPENTA,四面体元,CTETRA,36,约束元（无限刚硬，称为刚性元）,l,刚性杆：,RROD,l,刚性梁：,RBAR,l,刚性三角板：,RTRPLT,l,刚性体：,RBE1,，,RBE2,l,均方加权约束元：,RBE3,l,内插约束元：,RSPLINE,37,载荷,(1),MSC/NASTRAN,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,载荷,(2),静力载荷包括：,l,板和体面上的压力载荷,l,重力载荷,l,由加速度引起的载荷,l,强迫位移,l,集中力和力矩,l,梁上的分布载荷,38,边界条件,(1),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,（,2,）,一些简单边界件,（,3,）,MSC/NASTRAN,中，边界条件通过约束适当自由度,为零位移来处理,39,材料性质,NASTRAN,可处理材料包括：,各向同性，各向异性，非线性,(,与应力相关,),，,流体，温度相关的，以及复合材料等,40,MSC/NASTRAN,输入文件结构,1,、,MSC/NASTRAN,输入文件内容,l,要执行的分析类型,l,计算结果输出要求,l,模型几何,l,单元集,l,材料,l,载荷,l,约束,(,边界条件,),41,2,、输入文件是文本文件,默认扩展名为,DAT,，由文本编辑软件或有限元前处理软件建立,3,、运行,MSC/NASTRAN,命令,NASTRAN,输入文件名,如：,Nastran model1.dat,4,、输入文件包括五个部分，三个限定符,42,NASTRAN,语句,文件管理语句,执行控制语句,CEND,情况控制指令,BEGIN BULK,模型数据集,ENDDATA,可选,可选,必须,必须限定符,必须限定符,必须的限定符,43,NASTRAN,语句（可选的）,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,文件管理段（可选的）,主要用于初始化数据库和,FORTRAN,文件,执行控制段（必须的）,（,1,）主要功能：规定执行作业分析解法类型,（,2,）其它一般功能：,1,）可选,ID,语句，识别作业,2,）可选,TIME,语句，设置作业执行最大时间限,（,3,）结束用,CEND,限定符标识,44,情况控制段（必须）,（,1,）,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,),（,2,）,管理一组模型数据输入,（,3,）,定义分析子情况,(,如一个作业中施加多组载荷,),，选取载荷和边界条件,（,4,）,位于执行控制段后，而在模型数据段前,模型数据段（必须）,（,1,）,在情况控制段之后，以限定符,“,BEGIN BULK,”,开始,（,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,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,“,ENDDATA,”,45,例子,截面直径,0.25,英寸,，一端固定，另一端作用,20,磅轴力。求轴力引起的伸长,46,MSC/NASTRAN,输入文件,ROD.DAT,为,47,MSC/NASTRAN,输出文件,ROD.DBALL,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,ROD.F06,包含,MSC/NASTRAN,的分析结果,ROD.LOG,包含系统信息和系统错误信息,ROD.MASTE,数据库运行总辞典,MSC/NASTRAN,输出文件包括,无重起动，,MASTER,和,DBALL,文件在作业完成后自动清除,48,F06,文件部分结果,49,MSC/NASTRAN,输入数据,数据,单位,MSC/NASTRAN,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,量,英制,SI,输入量：,结点坐标,英寸,米,弹性模量,磅,/,英寸,2,牛顿,/,米,2,作用力矩,英寸磅,牛顿米,作用力,磅,牛顿,质量,磅秒,2,/,英寸,千克,时间,秒,秒,输出量：,位移,英寸,米,应力,磅,/,英寸,2,牛顿,/,米,2,50,输入数据格式,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,(,也称文字型、或,BCD),整数,不能包含小数点,实数,必须包含小数点,字符,以字母开头，其长度最多为,8,个字母,实数可用多种形式输入，如，,“,7,”,可采用如下形式输入,51,自由域、小域与大域格式,(1)MSC/NASTRAN,三种输入数据格式,自由域格式,输入数据字域是用,逗号,分开,小域格式,共十个字域，每个字域有八个字符,大域格式,十个字域，每个字域包含,16,个字符,(2)NASTRAN,语句、文件管理段、执行控制段、情况控制段用自由格式,(3),模型数据段用三种格式中任何一种,(4)NASTRAN,模型数据段每一个输入数据记录,(,卡,),包含十个字域,(5),第一个字域填入该模型数据卡的特征名,(,如,GRID,CBAR,MAT1,等等,),4,）,第二字域至第九字域包含模型数据记录,(,卡,),的数据输入信息,第十字域不填数据，为继续信息记录,(,卡,),预备,52,典型,NASTRAN,模型数据记录格式，,GRID,记录,(,卡,),53,自由域格式,自由域格式必须从第一列开始填数据；,跳过字域，用逗号实现,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。,54,小域格式,第,1,字域和第,10,字域必须是左对齐,第,2,字域至第,9,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,55,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,56,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,PBAR,：,输入,(.DAT),文件,57,58,第,4,章,执行控制与情况控制,59,典型,Nastran,输入文件,60,执行控制语句,执行控制语句,(,1),该段语句用自由格式书写,(2),执行控制段基本功能,a),识别作业,b),选择分析类型,c),设置允许,CPU,时间,d),输出诊断信息,e),设定用户编写的,DMAP,系列,61,ID,语句是可选的，其作用为识别作业,;,必须为,执行控制段,第一条语句,ID,语句格式为：,ID i1,，,i2,其中，,i1,和,i2,为字符串，,i1,可为,1,至,8,个字符串，,i2,可为任何长度的字符串。,每一字符串以字母开头,ID,语句,SOL,语句,SOL,语句是必须，用于选择分析类型（求解系列）,SOL,语句格式为：,SOL n,其中，,n,是识别解法类型的正整数或解法系列的字符名,如：,SOL 101(,或,SOL SESTATIC),，即线性静力分析；,SOL 103,（模态分析）,和,SOL 105,（屈曲分析）等,62,Time,语句是可选的，设置最大,CPU,时间和作业,I/O,时间,它格式为：,TIME t1,t2,其中，,t1,为最大允许,CPU,执行时间，以分计（实数或整数，,缺省值为,1,分钟）；,t2,为最大允许,I/O,时间，以秒计（缺省值是无限大）,TIME,语句,CEND,语句,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）,格式为：,CEND,63,一个简单模型线性静力分析执行控制段,ID SIMPLE,MODEL,SOL 101,TIME 5,CEND,例 子,64,MSC/NASTRAN,结构化求解序列,MSC/NASTRAN,结构化求解序列,SOL,号,SOL,名,说,明,101,SESTATIC,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）,103,SEMODES,正则模态含设计敏度（模态）,105,SEBUCKL,屈曲分析含静力分析、设计敏度（屈曲）,106,NLSTATIC,非线性静力分析,107,SEDCEIG,直接复特征值分析,108,SEDFREQ,直接频率响应,109,SETRAN,直接瞬态响应,110,SEMCEIG,模态复特征值分析,111,SEMFREQ,模态频率响应,112,SEMTRAN,模态瞬态响应,114,CYCSTATX,循环对称静力，含替代减缩,115,CYCMODE,循环对称正则模态,118,CYCFREQ,循环对称直接频率响应,129,NLTRAN,非线性瞬态响应,144,AESTAT,静力气弹响应,145,SEFLUTTR,气动颤振,146,SEAERO,气弹响应,153,NLHEAT,稳态非线性热传导,159,TRHEAT,瞬态热传导,190,DBTRANS,数据库变换,200,DESOPT,优化设计,MSC/NASTRAN,结构化求解序列,65,情况控制指令,情况控制段是,MSC/NASTRAN,输入文件必须部分,跟在执行控制段,(CEND),后，在模型数据集,(BEGIN BULK),前,基本功能：,选取载荷与约束条件等模型数据；,选取输出结果；,定义子情况,;,情况控制指令均用自由格式书写,66,输出选择,TITLE=,任何,BCD,数据,SUBTITLE=,任何,BCD,数据,LABEL=,任何,BCD,数据,TITLE,、,SUBTITLE,和,LABEL,分别定义输出每页第一行、第二行和,第三行标题。,ECHO=SORT,，打印分好类的模型数据；,=UNSORT,，打印未分类的模型数据；,=BOTH,，打印分类和未分类两种数据；,=NONE,，不打印模型数据；,=PUNCH,将分类模型数据记入穿孔文件。,输出一组（,n,）或全部结点的位移,选取一组（,n,）或全部结构单元的单元力输出,67,选取一组（,n,）或全部板单元或体单元的应变输出,输出一组（,n,）或全部单元的应变能,选取一组（,n,）或全部结构单元的应力输出,要求一组（,n,）或全部结点的平衡力输出,选取一组（,n,）或全部结点的应力输出,请求一组（,n,）或全部作用载荷的输出,要求一组（,n,）或全部结点单点约束力输出,68,SET n=i1,i2,i3,THRU i4,EXCEPT i5,i6,i7,i8,THRU i9,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,例如：,SET 1=3,，,4,，,7,，,9,，,11,SET 5=2,，,9,，,15,，,THRU 21,，,33,DISP=1,FORCE=1,STRESS=5,GPFORCE=all,对于该例题，表示输出下列内容：,结点,3,、,4,、,7,、,9,和,11,的位移；,单元,3,、,4,、,7,、,9,和,11,的力；,单元,2,、,9,、,15,至,21,和,33,的应力,;,全部节点的约束反力,。,69,数据选择,LOAD=n,选取静力载荷条件,(,集中载荷或分布载荷,),，,n,与模型数据卡（,FORCE,、,MOMENT,和,PLOAD,等）标识号相对应。,DEFORM=n,选取初始单元强迫变形，,n,与模型数据卡,DEFORM,标识号相对应。,SPC=n,选取单点约束，,n,与模型数据卡,(SPC,、,SPC1,或,SPCADD),标识号相对应,。,MPC=n,选取多点约束，,n,与模型数据卡,(MPC,或,MPCADD),标识号相对应,。,TEMP,（,LOAD,）,=n,选取由模型数据卡（,TEMP,或,TEMPD,）定义的温度载荷。,METHOD=n,选取特征值提取方法，,n,与模型数据卡,(EIGR,、,EIGRL,或,EIGB),标识号相对应。,70,子情况定义,SUBCASE n,定义和标识一个子情况。,n,为子情况的标识号，由用户指定的任何整数，但必须满足,由上至下的子情况号是依次递增,。,SUBCOM n,定义和标识一个线性组合子情况。,SUBSEQ=R,1,R,2,R,3,R,n,定义线性组合情况的系数，,R,1,至,R,n,为,SUBSOEQ,卡前出现的,1,至,n,个子情况的系数（实数）。,下面给出一个,3,种载荷子情况及其组合的例题。,71,SUBCASE 1,SUBTITLE=Dead Load,LOAD=10,SUBCASE 2,SUBTITLE=NW wind Load,LOAD=20,SUBCASE 3,SUBTITLE=SW Wind Load,LOAD=30,SUBCOM 10,SUBTITLE=Load Combination 1,LABLE=Dead Load+NW Wind,SUBSEQ=1.0,1.0,0.0,SUBCOM 20,SUBTITLE=Load Combination 2,LABLE=Dead Load+(-)1.5 SW Wind,SUBSEQ=1.0,0.0,-1.5,72,SYM n,定义一个对称子情况，,n,为子情况标识号。,SYMCOM n,定义和标识一个对称组合子情况。,SYMSEQ=R,1,R,2,R,3,R,n,定义对称组合子情况中,1,至,n,被组合子情况的系数。,REPCASE n,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。,MODES=n,用于特征值问题中，重复,N,个连续模态的同样输出。,n,为模态数，由第一个开始并依次处理，为此需定义子情况,。,73,第,5,章,结点与坐标系,74,结 点,结点用于定义结构几何,;,每一结点有,6,个自由度（,DOF,）：三个移动分量,(1,、,2,、,3,）与三个转动分量（,4,、,5,、,6,）。,结点六个自由度以,1,，,2,，,3,，,4,，,5,和,6,标明,75,结点的位移分量与自由度的关系表示为,76,结点模型数据,“,卡,”,GRID,格式,名 称,内 容,ID,结点号,(0,整数,0,）,RID,定义,Ai,，,Bi,和,Ci,的坐标系识别号（整数,0,，缺省值为零，指基本坐标系）,Ai,，,Bi,，,Ci,在,RID,坐标系中三点的坐标（实数）,x,C,A,R,y,z,B,p,z,81,点（,A1,，,A2,，,A3,）,（,B1,，,B2,，,B3,）和（,C1,，,C2,，,C3,）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,例题,一半圆顶拱。为方便结点位移输出，将,3,至,7,点建立局部坐标系,82,采用柱坐标系，标识号为,100,定义为,各结点定义如下,83,结点,3,至,7,采用（,r,，,，,Z,）坐标，,r=15.0,时，,从,30,（结点,7,）至,150,（结点,3,）变化。,所有结点的输出采用基本坐标系，因为在字域,7,（,CD,）是 空,84,第,6,章,基本单元库,85,概 述,基本,MSC/NASTRAN,单元,标量单元,线单元,面单元,体线单元,刚性单元,标量弹簧元,CELASi,(i=1,2,3,4),标量质量元,CMASSi,(I=1,2,3,4),CROD,CONROD,CTUBE,CBAR,CBEAM,CBEND,CQUAD4,CQUAD8,CTRIA3,CTRIA6,CSHEAR,CHEXA,CPENTA,CTETRA,CTRIAX6,约束元,RRPD,RBAR,RBEi,(i=1,2,3),RTRPLT,RSPLINE,质量元,CONM2,一般单元,GENEL,86,标量单元,标量单元，也称,0,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和“地面”间来定义,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：,标量弹簧单元：,CELAS 1,，,CELAS 2,，,CELAS 3,，,CELAS 4,；,标量质量单元：,CMASS 1,，,CMASS 2,，,CMASS 3,，,CMASS 4,四种形式标量弹簧元，格式如下：,87,名,称,内,容,EID,唯一的单元标识号,(,整数,0),K,标量弹簧的刚度,(,实数,),PID,性质卡,PELAS,的标识号（整数,0,）,G1,，,G2,几何结点或标量点标识号,(,整数,0),C1,，,C2,分量号,(0,整数,6,，如果为标量，为零或空,),S1,，,S2,标量点标识号（整数,0,）,GE,阻尼系数,(,实数,),S,应力系数,(,实数,),88,CELAS 1,和,CELAS 3,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,问题：弹簧一端固定，另一端受,10,磅轴力，弹簧轴向刚度,(K),为,100,磅,/,英寸，求：结点,1202,位移,89,模型数据卡为,NASTRAN 101,静力分析中，,PARAM,，,AUTOSPC,可自动约束不相关自由度,阻尼,(,第,8,字场,GE),不适于静力分析，未计入,第,9,字场应力系数,S,是可选，用关系式 （,P,为作用载荷），直接计算弹簧应力,将,CELAS2,卡上,G1,和,G2,顺序倒过来，则单元力的符号也反号,部分输出结果,90,线单元,线单元，也称一维单元，用于表示杆和梁性质；,杆单元,支持拉、压和轴向扭转，但不允许弯曲；,梁单元,则包括弯曲，,MSC/NASTRAN,有三种梁元；,CBAR,简单梁元,，梁剖面剪心和形心吻合，不能用于具有翘曲的梁,CBEAM,复杂梁元,，具有,CBAR,的全部能力，允许锥形剖面性质，非吻 合,的形心和剪心，以及剖面的翘曲,;,CBEND,常曲率半径简单曲梁元,杆单元,(CONROD),CONROD,单元，连接两结点，允许承受轴向力和绕轴向的扭转,91,不需性质卡，定义多个不同性质杆单元,CONROD,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,，,G1,G2),。,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,C,用于计算扭矩引起的扭转应力,92,杆单元,(CROD),CROD,单元同,CONROD,单元,CROD,有单独的性质卡,(PROD),定义杆单元有同样性质时，用,CROD,CROD,格式,名,称,内,容,EID,单元标识号,(,整数,0),PID,PROD,的性质识别号,(,整数,0,；缺省值为,EID),G1,，,G2,结点标识号,(,整数,0,，,G1,G2),93,CROD,单元性质卡,PROD,格式,名,称,内,容,PID,性质标识号,(,整数,0),MID,材料标识号,(,整数,0),A,杆的面积,(,实数,),J,扭转常数,(,实数,),C,确定扭转应力的系数,(,实数，缺省值,=0.0),NSM,单位长度非结构质量,(,实数,),94,杆单元,(CTUBE),CTUBE,性质与,CROD,相同，专用管,数据格式如下,名,称,内,容,EID,管单元标识号,(,整数,0),PID,管单元性质卡（,PTUBE,）标识号,(,整数,0),G1,，,G2,管单元结点标识号,(,整数,0,，,G1,G2),。,95,性质卡,PTUBE,格式,名,称,内,容,PID,管单元性质卡标识号,(,整数,0),MID,材料卡标识号,(,整数,0),OD,管的外径,(,大于零的实数,),T,管壁厚度,(,实数，,T,1/2OD),NSM,非结构质量,(,实数,),。,OD2,G2,结点处的管的外径（实数，或空，专为热传导分析之用）。,96,简单梁单元,(CBAR),CBAR,单元特性,CBAR,单元可承受拉伸或压缩，两互相垂直平面内的扭转与弯曲，及两互相垂直 平面内的剪切；,CBAR,单元特征：,必须是直的、剖面性质不沿长度变化；,剪心和形心吻合,(,不能用于翘曲梁,),；,惯性主轴不需要与单元轴吻合；,中性轴可偏离结点,(,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,CBAR,单元格式,97,替代格式,名 称,内 容,EID,单元标识号,(,整数,0),PID,PBAR,性质卡识别号,(,整数,0,或空,),GA,，,GB,结点号,(,整数,0,，,GAGB),X1,，,X2,，,X3,起于,GA,的位移坐标系空间的向量分量,(,实数,),G0,用结点,G0,提供位移坐标系定向向量，方向从,GA,至,GB(,整数,0,，,G0GA,或,GB),。,PA,，,PB,结点,A,、,B,的铰接标记，用于释放梁元结点自由度,该自由度按梁元坐标系定义,(,由数字,16,组成的不超过,5,整数，在该域中，可放从,1,至,6,的任何多至,5,个的唯一整数，不允许插入空格,),W1A,W2A,W3A,W1B,W2B,W3B,分别为在,GA,和,GB,处偏离向量和在位移坐标系中的分量（实数或空白）。,98,的方向与梁剖面是任意的，但 通常对准梁的惯性主平面之一。选取,(1.0,1.0,0.0),给出如下的：,99,梁单元性质,(PBAR,）,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,梁剖面面积,(,实数,),I1,，,I2,，,I12,剖面惯性矩,(,实数，,I1,0.0,，,I2,0.0,，,I1*I20.0,),J,扭转常数,(,实数,),NSM,单位长度非结构质量,(,实数,),K1,，,K2,剪切面积系数,(,实数,),Ci,，,Di,，,Ei,，,Fi,应力恢复系数,(,实数,缺省值为,0.0),100,剖面形状,K,值,矩形,K1=K2=5/6,实圆,K1=K2=9/10,薄壁空心圆,K1=K2=1/2,宽突缘梁：,次轴,主轴,应力恢复系数点,(Ci,，,Di,，,Ei,，,Fi),，与,Y,、,Z,单元轴坐标有关,101,应力计算点位置（,CBARAO,）,CBARAO,卡：定义沿,CBAR,单元轴上应力,/,内力计算点位置，格式,或：,名,称,内,容,EID,CBAR,单元的标识号,(,整数,0),。,SCALE,SCALE=LE,，,Xi,为沿梁长实际距离；,SCALE=FR,，,Xi,为实际距离与梁长之比,Xi,梁剖面面积,(,实数,),。,NPTS,应力恢复点个数，不包括端点,(,整数,0),。,102,复杂梁单元,(CBEAM),CBEAM,单元具有,CBAR,单元的全部功能，还具有：,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；,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；,数据格式,103,第二继续卡中,SA,和,SB,为端点,A,和,B,标量点或结点标识号，这些点有翘曲自由度（）,CBEAM,单元性质卡,PBEAM,格式,104,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=YES,，要求输出继续卡定义,X/XB,X,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,105,S1,，,S2,变剖面梁剪力释放系数（实数）。,NSI,（,A,）、,NSI,（,B,）,端点,A,、,B,处非结构质量惯性矩,CW,（,A,）、,CW,（,B,）,端点,A,、,B,翘曲系数,端点,A,、,B,非结构质量重心坐标（,Y,，,Z,）,端点,A,、,B,中性轴坐标（,Y,，,Z,）,106,107,曲梁元,(CBEND),CBEND,单元是连接两结点的一段园弧,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,压力管和弯头是,CBEND,单元的典型应用例子,108,CBEND,单元的数据格式如下,单元形状,GEOM,说,明,1,曲率中心位于,AO,射线上，向量 之方向与,AO,射线一致。,2,O,点位于弧,AB,的切线上（切点,A,），且,O,点与弧,AB,位于,AB,弦的同侧，向量 与,AO,射线一致。,3,弧之半径（,RB,）在,PBEND,卡上定义,O,点与曲率中心位于弧,AB,的相反两侧。,4,弧,AB,之角度在,PBEND,卡上定义，弯曲平面为,A,、,B,、,O,定义的平面，,O,点与曲率中心位于弧,AB,的相反两侧。,109,CBEND,单元的性质卡为,PBEND,，其格式,替换格式,110,名,称,内,容,PID,该性质卡的标识号,(,整数,0),。,MID,材料卡标识号,(,整数,0),。,A,剖面面积,(,实数,),。,I1,I2,I12,剖面的惯性矩,(,实数,0.0