MSC Nastran動(dòng)力分析指南

前言

　　近年來，有限元仿真分析在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了很大發(fā)展，各大理工科院校、研究機(jī)構(gòu)都開展了對(duì)有限元分析方法的深入研究。Nastran解算器是當(dāng)今最為著名的有限元求解程序，擁有最為廣泛的用戶群，其輸入輸出格式及計(jì)算結(jié)果已成為當(dāng)前CAE界的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)今市場(chǎng)上針對(duì)該部分內(nèi)容的書并不是很多，為了便于廣大用戶更好地掌握和使用MSCNastran，本書將針對(duì)MSCNastran在動(dòng)力學(xué)分析方面的仿真應(yīng)用做詳細(xì)介紹。 　　本書主要從講解MSCNastran動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)理論入手，詳細(xì)講述MSC Nastran在動(dòng)力學(xué)分析方面的基本功能和應(yīng)用方法。內(nèi)容包括動(dòng)力學(xué)分析方法及Nastran基本功能介紹，模態(tài)分析，頻率響應(yīng)分析，瞬態(tài)響應(yīng)分析，響應(yīng)譜與隨機(jī)響應(yīng)分析，復(fù)特征值分析，使用超單元算法的正則模態(tài)分析，動(dòng)力學(xué)建模選項(xiàng)，非線性正則模態(tài)，動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)，試驗(yàn)一分析的相關(guān)性，動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法DDAM，噪聲分析，非線性求解序列SOL400、隱式非線性求解序列SOL600、顯式非線性求解序列SOL700的基本理論、求解方法及其在動(dòng)力學(xué)分析中的應(yīng)用。本書中有大量的Nastran應(yīng)用實(shí)例，讀者可以在最短的時(shí)間內(nèi)掌握Nastran的應(yīng)用特點(diǎn)，并學(xué)以致用。本書可以作為汽車、航空航天、軍工、電子、土木工程、造船、水利、石油、制造和建筑等行業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)用Nastran軟件進(jìn)行仿真分析的基礎(chǔ)教程。 　　MSC Nastran功能強(qiáng)大應(yīng)用廣泛，并且有很多的前后處理器可供用戶選擇。本書編者從事有限元分析應(yīng)用多年，有豐富的FEA軟件使用經(jīng)驗(yàn)。本書從動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論著手，詳細(xì)講解了MSC Nastran在動(dòng)力學(xué)分析方面的基本使用方法和流程，并結(jié)合實(shí)際，給出了許多典型例題及說明。通讀本書，可以幫助初學(xué)者系統(tǒng)掌握MSC Nastran的使用方法和基本技巧，并進(jìn)一步學(xué)以致用。由于書中理論部分多以Nastran卡片介紹為主，所以建議讀者在學(xué)習(xí)本書之前先要了解一些Nastran的基礎(chǔ)應(yīng)用知識(shí)，如果遇到難以理解的部分可以參考軟件中的“MSC Nastran快速幫助手冊(cè)”。 　　在本書的編寫過程中，得到了MSC．Software中國各辦事處的很多同志的大力支持，編者借此機(jī)會(huì)對(duì)Nastran資深工程師陳火紅、仰莼雯、劉北南、姜正旭在書籍編寫過程中給與的指導(dǎo)和建議表示感謝，并對(duì)北京辦事處孫丹丹、李道中、陳志偉、李保國以及市場(chǎng)部經(jīng)理張健女士和IT部門主管王彬先生在編書過程給與的各種協(xié)助深表謝意。 　　由于編者水平有限，書中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。 　　作者 　　2012年1月于北京

內(nèi)容概要

　　本書介紹MSC
Nastran軟件在動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的基本理論和使用方法。內(nèi)容包括動(dòng)力學(xué)分析方法及Nastran基本功能介紹，模態(tài)分析，頻率響應(yīng)分析，瞬態(tài)響應(yīng)分析，響應(yīng)譜與隨機(jī)響應(yīng)分析，復(fù)特征值分析，使用超單元算法的正則模態(tài)分析，動(dòng)力學(xué)建模選項(xiàng)，非線性正則模態(tài)，動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)，試驗(yàn)一分析的相關(guān)性，動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法DDAM，噪聲分析，非線性求解序列SOL
400、隱式非線性求解序列SOL 600、顯式非線性求解序列SOL
700的基本理論、求解方法及其在動(dòng)力學(xué)分析中的應(yīng)用。本書配有詳細(xì)的實(shí)例操作說明，所選實(shí)例均使用MSC
Patran作為前后處理器來創(chuàng)建分析模型和進(jìn)行分析結(jié)果評(píng)估。本書配套光盤中含有實(shí)例的相關(guān)源文件，以供學(xué)習(xí)之用。
　　本書可以作為汽車、航空航天、軍工、電子、土木工程、造船、水利、石油、制造和建筑等行業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)用Nastran軟件進(jìn)行仿真分析的基礎(chǔ)教程，也可作為理工科院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生、教師學(xué)習(xí)Nastran和Patran的參考書。

書籍目錄

前言
第1章 動(dòng)力學(xué)分析方法及Nastran基本使用介紹
第2章 模態(tài)分析
第3章 頻率響應(yīng)分析
第4章 瞬態(tài)響應(yīng)分析
第5章 響應(yīng)譜與隨機(jī)響應(yīng)分析
第6章 復(fù)特征值分析
第7章 使用超單元的正則模態(tài)分析
第8章 動(dòng)力學(xué)建模選項(xiàng)
第9章 非線性正則模態(tài)
第10章 動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)
第11章 試驗(yàn)—分析的相關(guān)性
第12章 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法DDAM
第13章 噪聲分析
第14章 高級(jí)非線性分析SOL 400
第15章 隱式非線性分析SOL 600
第16章 顯式非線性分析SOL 700

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   第11章試驗(yàn)—分析的相關(guān)性 11.1試驗(yàn)—分析相關(guān)性的介紹 由于建模和試驗(yàn)過程中不確定性因素的影響，MSC Nastran的分析結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間有可能并不相符；有一句俗話說：“沒有一個(gè)人相信數(shù)值分析的結(jié)果（除了建模者本人）；而所有的人都相信由試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)（除了試驗(yàn)者本人）”。 建模中的不確定性有如下幾個(gè)來源： 被模擬的問題的物理特性的影響。 邊界條件的影響。 材料屬性的影響。 接頭柔韌性的影響。 “制造”與“設(shè)計(jì)”之間的差距的影響。 阻尼的影響。 試驗(yàn)—分析相關(guān)性分析的目的： 評(píng)估MSC Nastran分析結(jié)果和試驗(yàn)數(shù)據(jù)之間的相關(guān)程度。 改進(jìn)MSC Nastran模型來吻合試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 做相關(guān)性分析的人員必須能夠同時(shí)懂得“試驗(yàn)數(shù)據(jù)”和“MSC Nastran的分析結(jié)果”，以及這兩者中所存在的不確定性因素。 11.2完整的試驗(yàn)一分析過程 完整的試驗(yàn)一分析過程包含四個(gè)階段： （1）試驗(yàn)前的規(guī)劃（試驗(yàn)?zāi)M）。 （2）數(shù)據(jù)獲?。ǐ@取原始數(shù)據(jù)，例如速度、加速度等）。 （3）數(shù)據(jù)簡化和分析（將原始數(shù)據(jù)處理成我們感興趣的量，例如模態(tài)振型）。 （4）試驗(yàn)后的評(píng)估（評(píng)估試驗(yàn)數(shù)據(jù)和MSC Nastran結(jié)果之間符合程度的好壞；改進(jìn)MSCNastran模型以更好地吻合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)）。 分析員在第1階段和第4階段介入，試驗(yàn)員在第2階段和第3階段介入。 11.2.1試驗(yàn)前的規(guī)劃 首先要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)基準(zhǔn)的MSC Nastran模型，來確定最理想的激勵(lì)和測(cè)量位置。做到這一點(diǎn)可以有兩種方法： 模擬和觀察方法。 正交性檢查方法。 （1）模擬和觀察方法：用MSC Nastran來模擬這個(gè)試驗(yàn)，并選擇能給出最大響應(yīng)的輸入輸出位置。 （2）正交性檢查方法：從提出的一批測(cè)量位置中產(chǎn)生出一個(gè)A集（分析集），使用Guyan縮減，計(jì)算其模態(tài)振型，并針對(duì)單位模態(tài)質(zhì)量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。將這一系列的模態(tài)向量記作，（當(dāng)作“實(shí)驗(yàn)”模態(tài)）。輸出我們所感興趣的頻率范圍內(nèi)的模態(tài)和A集的質(zhì)量矩陣。 然后移去A集，用與計(jì)算A集自由度響應(yīng)一樣的方法來計(jì)算整個(gè)模型的模態(tài)，并輸出這些模態(tài)振型。將這一系列的模態(tài)向量記作（當(dāng)作“分析”模態(tài)）。 在第三次運(yùn)行MSC Nastran時(shí)，同時(shí)讀出兩套結(jié)果并計(jì)算： 如果所提出的測(cè)量位置（A集）是充足的，那么計(jì)算得到的矩陣對(duì)角線元素為1，而在非對(duì)角線處都是0。如果非對(duì)角線處不是0，那么所提出的測(cè)量位置就是不夠的，必須重新配置一個(gè)A集（實(shí)際上非對(duì)角線上的項(xiàng)小于0.05就是可以接受的）。 在做試驗(yàn)前規(guī)劃的分析時(shí)，需要對(duì)DMAP進(jìn)行調(diào)整，premaca.VXX就是專為此而設(shè)計(jì)的，并在MSC Nastran交貨時(shí)提供給用戶。 模態(tài)的有效質(zhì)量和模態(tài)動(dòng)能的計(jì)算也能在MSC Nastran中完成，以確保試驗(yàn)樣本的特性在試驗(yàn)之前就被很好地掌握了。

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