MSC.Marc实现混合加载
基于MSC.MARC的钢筋混凝土核心筒有限元模型
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文章 编 号 ：１７ ４ １ （０ １ ０ ０ ３ ０ ６２— ０ １ ２ １ ） ３— ０ ３— ２
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２ １ 年 ６月 ０１
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２ １年 第 ３期 ０１
第 ３ ７卷 总 第 １ １ ６ 期
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MSC_MARC单机多核并行计算示例教学文案
M S C_M A R C单机多核并行计算示例MSC MARC2011单机多核并行计算示例并行计算可以有效利用本地或者网络计算机计算资源，提高计算效率，特别是针对一些计算规模相对较大的问题。
本文作为MARC单机多核并行计算的一个示例。
测试平台：WIN7 64Bit MARC20110、提前设置将电脑名字最好改为administrator，或者通过修改电脑名称，会使user和display后面的名子保持一致。
改电脑名字：计算机右键—属性—更改设置—更改—计算机名1、启动多核运算打开dos界面输入（1）D：按enter回车键（d为marc所在盘）（2）cd+空格+D:\MSC.Software\Marc\2010\marc2010\intelmpi\win64\bin按enter回车键（3）ismpd+空格+ –install 按enter回车键（4）出现上图中的关闭窗口。
2、基本配置（1）在MARC安装目录下的intelmpi\win64\bin目录（32Bit计算机选择win32文件夹），运行wmpiregister.exe.（2）输入用户名(登陆windows的账户名，通常为administrator)及密码（若密码为空，需要重新设置一个密码），点击register按钮，下面的对话框中会出现“Password encrypted into the Registry”信息。
（3）运行ismpd.exe，或者到dos提示符下，进入该目录，运行ismpd -install。
假如提示都正常的话，到此即完成进行并行计算的前提条件了。
3、测试（1）在MARC安装目录下的intelmpi\win64\bin目录（32Bit计算机选择win32文件夹），运行wmpiconfig.exe（2）依次点击下面1和2.（3）红框中出现如果出现administrUnable to connect to 'administr:8678',sock error: generic socket failure, error stack:MPIDU_Sock_post_connect(1200): unable to connect to administr on port 8678, exhausted all endpoints (errno -1)MPIDU_Sock_post_connect(1216): gethostbyname failed, 请求的名称有效，但是找不到请求的类型的数据。
MARC二次开发教程
前言MSC.Marc软件在我国的航空、航天、核工业、铁路运输业、石油化工、机械制造、能源、汽车、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利等领域得到广泛的应用，为各领域中产品设计、科学研究做出了很大贡献。
该软件的功能在不断地改进，应用领域也在不断地扩展。
但由于实际问题的多样性，不同用户要求的特殊性，利用软件缺省的标准输入/输出有时并非最佳选择。
另外，也可能存在标准的程序尚不具备的特定用户需要的某一方面功能的情形。
对前一种情况，可通过MSC.Marc提供的大量用户子程序接口，将用户需要的输入/输出以最简便的方式定义，而无需受缺省输入/输出的限制。
对于后者，在功能强大的通用软件框架下可以耦合进用户所需功能，使通用软件向特定领域的专用软件扩展。
MSC.Marc的许多国外著名的用户已利用MSC.MARC提供的开放性求解问题能力，借助于用户子程序完成了众多高级复杂工程问题分析和学术研究。
例如由美国宇航局牵头，美国政府、工业界和著名大学三方合作完成的MHOST计划，就涉及许多这样的MSC.Marc二次开发工作。
而由NASA和MSC.Marc共同开发的新型可再用航天飞行器模型X－33的热翼面擅振分析也是一个扩展MSC.Marc软件分析功能的成功实例。
自从1995年以来，MSC.Marc在国内得到了越来越广乏的应用。
一些国内的用户利用二次开发，扩展了程序功能。
如高温结构和土木工程中的本构模型研究、复杂结构的热分析、金属成型过程中的组织演化、焊接过程热源控制、网格死活条件和自适应条件控制等。
为了使广大的用户更好地用好软件的二次开发功能，编写一本有关二次开发功能的书，一直是编者的一个愿望。
编者从实际工程应用出发，结合编者使用软件的经验以及帮助广大用户解决问题的经验，根据MSC.Software公司的最新资料编写了本书。
本书共分14章：第1章介绍MSC.Marc二次开发的概况及基本过程；第2章介绍FORTRAN计算机语言的基本知识；第3章通过多个实例介绍有关加载及边界条件施加的用户子程序的使用；第4章通过多个实例介绍各向异性材料和本构关系用户子程序的使用；第5章介绍粘塑性用户子程序的使用方法；第6章介绍粘弹性用户子程序的使用方法；第7章介绍如何通过用户子程序修改单元几何形状；第8章介绍如何定义用户特殊的输出；第9章介绍有关滑动轴承分析的用户子程序的使用；第10章介绍如何对Marc 的后处理文件进行重新处理；第11章介绍如何将用户与温度、应变率相关的材料弹塑性数据文件直接调到程序之中；第12章通过实例介绍如何将复杂的本构关系及其积分过程加到Marc之中；第13章通过实例介绍二次开发在大型结构热分析中的应用；第14章介绍如何利用Python语言进行二次开发。
Marc2010-2013新功能
MSC.Marc 2010新功能：高性能计算能够在较短的时间内实现大模型的仿真计算，能够充分的利用现代计算机技术多核技术Pardiso 并行求解器支持共享内存(SMP)/分布式内存(DMP)支持Windows 32/64 以及 Linux 32&64操作系统Mumps 并行求解器支持共享内存(SMP)/支持分布式内存(DMP) 支持Windows 32/64 以及 Linux 32操作系统允许并行计算时使用全局网格自适应 单元扩展了支持热传导分析的界面单元类型，引入了4节点、8节点的平面实体单元和轴对称实体单元，新增了6节点、 8节点、 15节点、 20节点的 3-d 单元。
过去损伤分析仅限于结构分析。
然而损伤分析通常需要引入热应变。
该分析主要应用领域为航空，特别是复合材料模型。
新材料本构模型增加指数帽模型（Exponential Cap Model ）和5th order Mooney model ，过去使用Shima powder 模型或者摩尔库仑模型（Mohr Coulomb model ）使用削减的Mooney 模型或Ogden 模型，新增加的本构模型能够更真实准确的反映待模拟的对象，主要应用与粉末金属模型、土00.511.522.533.540246810S c a l a b i l i t yNumber of ProcessorsMUMPS Solver27965134149572688810587241527810DOF壤、橡胶材料。
材料参数设置在进行多物理场分析时，材料属性输入的形式更为强大密度可以定义为随温度变化的量发射率和吸收率可以定义为随着时间变化的量 阻尼系数可以定义为随着时间变化的量接触功能亮点片断-片断（Segment-to-segment ）接触，适用于2-D 和 3-D 的线性和二阶实体单元和2-D 和 3-D 的线性和二阶壳单元，与过去的采用节点-片断（Node-to-segment ）接触探测相比有效的提升计算精度。
高级非线性有限元软件MSC
高级非线性有限元软件MSC.MARC介绍MSC.MARC介绍MSC.MARC是功能齐全的高级非线性有限元软件，具有极强的结构分析能力。
可以处理各种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。
为满足工业界和学术界的各种需求，提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬件平台上运行的系列产品。
MSC.Marc包括如下模块：MSC.Marc/MENTAT MSC.Marc是高级非线性有限元分析模块，MENTAT是MARC的前后处理图形对话界面。
两者严密整合的MSC.Marc/MENTAT成为解决复杂工程问题，完成学术研究的高级通用有限元软件。
MENTAT 是新一代非线性有限元分析的前后处理图形交互界面，与MARC求解器无缝连接。
它具有以ACIS 为内核的一流实体造型功能；全自动二维三角形和四边形、三维四面体和六面体网格自动划分建模能力；直观灵活的多种材料模型定义和边界条件的定义功能；分析过程控制定义和递交分析、自动检查分析模型完整性的功能；实时监控分析功能；方便的可视化处理计算结果能力；先进的光照、渲染、动画和电影制作等图形功能。
并可直接访问常用的CAD/CAE系统，如：ACIS、AutoCAD、IGES、MSC.NASTR AN、MSC.PATR AN、Unigraphic、Catia、Solid work、Solid Edge、IDEAS、VDAFS、Pro/ENGTNEER、ABAQUS、ANSYS、PSTEP等等。
MSC.MarcMSC.Marc是功能齐全的高级非线性有限元软件的求解器，体现了30年来有限元分析的理论方法和软件实践的完美结合。
它具有极强的结构分析能力。
可以处理各种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。
非线性有限元软件MSC_Marc及其在轴承分析中的应用
非线性有限元软件M SC.M arc 及其在轴承分析中的应用X张业1,2,任成祖1,2,刘远新1,2(1.天津大学先进陶瓷与加工技术教育部重点实验室,天津 300072;2.天津大学东超纳米复合结构陶瓷联合实验室,天津 300072)摘要:介绍了M arc 软件的特点、非线性分析功能及其在接触问题上的应用,并将其应用于圆柱滚子轴承的接触分析。
关键词:M SC.M ar c 软件;接触分析;轴承中图分类号:T P317 文献标识码:A 文章编号:1001-2354(2004)10-0051-031 M ARC 软件简介MA RC Analysis R esearch Cor poration(简称M ARC)始创于1967年,是全球第一家非线性有限元软件公司。
经过三十余年的不懈努力,M ARC 软件得到学术界和工业界的大力推崇和广泛应用,建立了它在全球非线性有限元软件行业的领导者地位。
MA RC 公司的主要产品之一是通用的有限元分析软件M A RC /M ENT A 。
包括求解器M ARC 和前后处理界面M EN T AT 。
图1所示为M ENT AT 与M ARC 程序之间的相互关系。
图1 MENTAT 与MARC 及其输入输出文件求解器M ARC 是软件的核心,软件强大的非线性有限元分析功能就是由求解器完成的。
M ARC 拥有许多对用户开放的子程序,即用户子程序,用户可以根据各自需要编制用户子程序,实现对输入数据的修改、材料本构关系的定义、载荷条件、边界条件、约束条件的变更,甚至扩展M ARC 程序的功能。
M EN T AT 是M A RC 公司有限元分析软件的图形界面,主要由4部分组成:(1)生成有限元网格;(2)交互式输入边界条件、材料参数、几何参数、初始条件、接触条件、定义载荷工况等;(3)进行有限元数值分析和计算;(4)显示计算结果,进行后处理。
由于其易于操作、方便灵活、直观快捷,使用户有更多的时间去关注问题的本质,而不会陷入繁琐的数据准备之中。
MSC.Software公司Marc产品介绍
MSC.Marc 软件是一个功能强大的有限元分析系统，提供 了各种问题的解决方案。
1． 非线性结构分析
◆ 非 线 性 静 力 分 析：包括材料非线性、几何非线性和非 线性边界条件。
◆ 非 线 性 瞬 态 分 析：时间函数驱动的过程分析。 ◆ 非 线 性 动 力 分 析：包括模态分析、瞬态响应分析、简 谐响应分析、频谱响应分析。 ◆ 非 线 性 屈 曲 分 析：MSC.Marc 软件处理稳定性问题的 方法有两类。一类是简单地按特征值问题求解失稳形态和临界 载荷的特征值分析；另一类是追踪失稳路径，获取失稳前后结 构变形、应力和载荷变化完整信息的增量有限元分析。
结构分析、热分析和热－结构耦合分析的完全支持，也支持磁 场、电场、压电场分析，下面主要介绍 MSC.Mentat 的功能。
1．几何建模
MSC.Mentat可通过自顶向下和自底向上的方式生成几何模 型，支持对几何元素点、线、面、体的各种，例如增加、删除、 编辑和显示等。
2．网格划分
MSC.Mentat提供功能齐全、性能卓越的的自动网格生成技 术，可以将几何点、线、面元素直接转化成有限单元的节点、线 单元和面单元。可以自动对几何形状划分面网格或体网格。具 有专门的六面体网格生成器以及 Rebar 单元生成器。
MSC.Marc 六面体网格自动划分功能充分考虑了网格划分 的基本要求，用户可以指定内部网格稀疏过渡级别，程序在稀 疏网格过渡处自动生成多点约束方程，满足位移协调。
3．网格操作
MSC.Mentat 的其它有关网格功能有复制、移动、扩展、对 称、转换、单元阶次的转换、检查、重排、相交、清除、松弛、 拉直、重划分、附着等。
4．其他功能
MSC.Mentat的前处理功能除几何建模和网格划分外，还可 以定义边界条件、材料参数、几何参数、接触信息、初始条件、 连接关系（如多点约束）等。
MSC.Software公司Marc产品介绍
MSC.Software公司Marc产品介绍Marc全球非线性有限元软件行业的领导者MSC.Marc是MSC.Software公司于1999年收购的Marc公司的产品。
Marc公司始创于1967年，是全球首家非线性有限元软件公司。
经过四十余年的不懈努力，Marc软件得到学术界和工业界的大力推崇和广泛应用，建立了它在全球非线性有限元软件行业的领导者地位。
随着Marc软件功能的不断扩展，软件的应用领域也从开发初期的核电行业迅速扩展到航空、航天、汽车、造船、铁道、石油化工、能源、电子元件、机械制造、材料工程、土木建筑、医疗器材、冶金工艺和家用电器等，成为许多知名公司和研究机构研发新产品和新技术的必备工具。
Marc软件通过了ISO9001质量认证。
在中国，Marc通过了全国压力容器标准化技术委员会的严格考核和认证，成为与压力容器分析设计标准GB4732－95相适应的有限元分析软件。
一．产品特色◆多种物理场的分析能力。
◆复合场的耦合分析能力。
◆强大的非线性分析能力。
◆最先进的接触分析功能。
◆并行计算功能。
◆丰富的单元库。
◆开放的用户环境。
◆强大的网格自适应功能。
◆全自动三维网格重划分。
二．方便高效的用户界面MSC.Mentat作为MSC.Marc程序的专用前后处理器，完全支持MSC.Marc所有功能。
另外MSC.Patran已经实现了对MSC.Marc 结构分析、热分析和热－结构耦合分析的完全支持，也支持磁场、电场、压电场分析，下面主要介绍MSC.Mentat的功能。
1．几何建模MSC.Mentat可通过自顶向下和自底向上的方式生成几何模型，支持对几何元素点、线、面、体的各种，例如增加、删除、编辑和显示等。
2．网格划分MSC.Mentat提供功能齐全、性能卓越的的自动网格生成技术，可以将几何点、线、面元素直接转化成有限单元的节点、线单元和面单元。
可以自动对几何形状划分面网格或体网格。
具有专门的六面体网格生成器以及Rebar单元生成器。
MARC并行计算安装说明
MARC并行计算安装说明最近很多朋友问到如何安装并行，我抽空写了个说明，与大家分享安装环境：1、三台电脑，电脑名分别为computer1computer2computer3，他们处于同一个工作组workgroup.computer1有1个CPU，Computer2有2个CPU，Computer3有3个CPU。
2、三台电脑安装的操作系统都为Windows XPSP23、computer1computer2computer3上MARC的安装路径都为D:\MSC.Software4、Computer1的工作路径为D:\work1，用户名为user1密码为passuser1Computer2的工作路径为E:\work2，用户名为user2密码为passuser2Computer3的工作路径为F:\work3，用户名为user3密码为passuser3安装步骤1、确保三台电脑能够连通，该连通主要指的是能够相互读写文件。
有的时候局域网可能出现：网络拒绝访问，请联系系统管理员，确保您有权限访问该台计算机之类的提示，这时可以按以下步骤操作方法1：在各台计算机上都建立相同的帐户名，如user007，采用相同的密码。
这时，只要网络是通的，一般都没有问题，能够相互访问方法2：各台计算机上的帐户名和密码都不同：1）确保各台计算机的用户名和密码非空2）启用Guest帐户3）开始—运行—gpedit.msc---计算机配置---Windows设置---安全设置---本地策略---用户权利指派---拒绝从网络访问这台计算机。
将Guest帐户删掉4）去掉―使用简单文件共享‖项2、设定一台Host机，两台remote机：在这里设置Computer1为Host机，其他两台为remote机3、将Host机，即Compter1，的安装目录，即D:\MSC.Software完全共享将Remote机，即Computer2computer3的安装目录和工作目录完全共享，即：两台电脑的D：\msc.software完全共享；Computer2的E:\work2；Computer3的F:\work3完全共享4、重置MP-MPICH密码在每台电脑上都执行相应的操作，这里以Computer1为例在DOS窗口下：cdD:\MSC.Software\MSC.Marc\2005r3\marc2005r3\nt_mpich\bin\mpiexec –store–save..\..\tools\setdomain.bat可以看到一些提示符，要求你输入一些参数，即输入每台计算机的计算机所述域、用户名密码。
Marc
Marc全球非线性有限元软件行业的领导者MSC.Marc 是MSC.Software 公司于1999年收购的Marc 公司的产品。
Marc 公司始创于1967年，是全球首家非线性有限元软件公司。
经过四十余年的不懈努力，Marc 软件得到学术界和工业界的大力推崇和广泛应用，建立了它在全球非线性有限元软件行业的领导者地位。
随着Marc 软件功能的不断扩展，软件的应用领域也从开发初期的核电行业迅速扩展到航空、航天、汽车、造船、铁道、石油化工、能源、电子元件、机械制造、材料工程、土木建筑、医疗器材、冶金工艺和家用电器等，成为许多知名公司和研究机构研发新产品和新技术的必备工具。
Marc 软件通过了ISO9001质量认证。
在中国，Marc 通过了全国压力容器标准化技术委员会的严格考核和认证，成为与压力容器分析设计标准GB4732－95相适应的有限元分析软件。
一．产品特色♦ 多种物理场的分析能力。
♦ 复合场的耦合分析能力。
♦ 强大的非线性分析能力。
♦ 最先进的接触分析功能。
♦ 并行计算功能。
♦ 丰富的单元库。
♦ 开放的用户环境。
♦ 强大的网格自适应功能。
♦ 全自动三维网格重划分。
二．方便高效的用户界面MSC.Mentat 作为MSC.Marc 程序的专用前后处理器， 完全支持MSC.Marc 所有功能。
另外MSC.Patran 已经实现了对MSC.Marc结构分析、热分析和热－结构耦合分析的完全支持，也支持磁场、电场、压电场分析，下面主要介绍MSC.Mentat 的功能。
1．几何建模MSC.Mentat 可通过自顶向下和自底向上的方式生成几何模型，支持对几何元素点、线、面、体的各种，例如增加、删除、编辑和显示等。
2．网格划分MSC.Mentat 提供功能齐全、性能卓越的的自动网格生成技术，可以将几何点、线、面元素直接转化成有限单元的节点、线单元和面单元。
可以自动对几何形状划分面网格或体网格。
具有专门的六面体网格生成器以及Rebar 单元生成器。
SimOffice之MSC Marc
SimOffice之MSCMarcnewmaker2004年9月28日MSC.Software发布了MSC.SimOffice－V2005产品系列，该产品系列将MSC.Software传统的主线产品MSC.Nastran、MSC.Patran、MSC.ADAMS、MSC.Marc、MSC.Dytran及MSC.EASY5等整合在一起，帮助众多用户从容应对多学科、多层面、集成化、跨平台等诸多新的挑战。
MSC.Marc是处理高度组合非线性结构、热及其它物理场和耦合场问题的高级有限元软件。
具有超强的单元技术和网格自适应及重划分能力，广泛的材料模型，高效可靠的处理高度非线性问题能力和基于求解器的极大开放性。
被广泛应用于产品加工过程仿真，性能仿真和优化设计。
MSC.Marc2005新功能及原有功能的加强包括：接触和摩擦的改进，MSC.Marc2005 的接触功能得到了显著的改进，使接触问题的求解更加准确、更加稳定、效率更高。
接触分析的功能已扩展到静电—结构耦合和扩散模拟。
允许接触节点采用局部坐标系；允许接触节点采用多点约束，可以联合使用TYING、SERVO LINK、INSERT、CONTACT、RBE2、RBE3选项，采用新增加的MPC-CHECK 选项可以对所有多点约束按正确的顺序重新排序；改善分离判断算式，使计算结果更为合理；可以根据接触体的平均刚度、接触区单元边长优化变形体接触约束；真正高阶单元接触分析可以对接触节点或被接触节点的接触应力和摩擦应力进行后处理；对并行分析时的约束处理方式作了调整，使其计算结果与单个CPU求解时结果完全一致；增加了基于相对位移的双线性摩擦模型，比基于速度的库仑摩擦模型更准确，比粘滑摩擦模型更通用、效率更高；将接触分析扩展到静电—结构耦合分析中，允许导体与周围介质网格不协调，因而便于网格划分，对于设备有大运动时，还可以进行整体网格重划分；将接触分析扩展到扩散分析中，允许物体与环境的网格不协调；增强了热接触分析功能，如果接触体不与别的物体相接触时，除考虑与环境对流换热外，还可以考虑接触体对环境辐射；可以采用TABLE的功能定义许多接触参数，如：接触体之间的摩擦系数、传热系数等；对于多工步的加工过程，可以利用重启动功能增加或改变刚性表面。
marc中材料的相关解释
σnom
εnom
σnom(1+εnom) ln(1+εnom) εtot −σtrue/E
200E6 240E6 280E6 340E6 380E6 400E6
0.00095 0.0250 0.0500 0.1000 0.1500 0.2000
200.2E6 246.0E6 294.0E6 374.0E6 437.0E6 480.0E6
kk ij
VON MISES屈服面 （3D各向异性材料）
各向异性屈服函数和应力势能定义如下：
[ σ = a (σ −σ )2 +a (σ −σ )2 +a (σ −σ )2 +3aτ2
1y
z
2z
x
3x
y
4 zx
] +3aτ2 +3aτ21/2 / 2
5 yz
6 xy
各向异性的屈服比在数组中定义，系数a1～a6按下式计 算：
真实应变： 其中l0是初始长度，l是 当前瞬时长度
真实应力： 其中A是当前瞬时面积
MSC Marc采用真实应力和真实应变 说明有限变形过程中单位面积上的 变化，可以得到更正确的数学模型.
L0 l
塑性定律必须按照真实应力、应变输入
PMAATR312280,,SLeeccttiuorne34,,MMaarrcchh22000011
塑性应力和应变
MSC Marc中塑性的定义是给出屈服以后塑性部分 应力－应变关系曲线。
工程应力应变关系曲线是按总的名义应变进行定 义的。
σ true = σ nom (1+ ε nom ) εtrue = ln(1+ ε nom )
定义的第一个点表示屈服点，相应的塑性应变为零。 因此在定义材料性质时，要从总的真实应变中减去 该点的弹性应变值。
多尺度有限元建模方法及其应用
多尺度有限元建模方法及其应用陆新征;林旭川;叶列平【摘要】在有限的计算条件下,为了尽可能的提高结构有限元分析的精度,本文引入了有限元多尺度计算方法.通过寻找有限元微观模型与宏观模型的界面连接方法,从而使精细的有限元模型可以自然地植入宏观模型,有效实现不同尺度模型间的变形协调.通过编制用户子程序,在有限元软件中对界面连接的合理性进行了算例验证,为多尺度有限元计算在结构分析中的应用提供了条件.最后采用多尺度建模方法,给出了钢结构弹塑性时程分析的应用实例.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2008(025)004【总页数】5页(P76-80)【关键词】多尺度计算;界面连接;有限元;工程应用;弹塑性时程分析【作者】陆新征;林旭川;叶列平【作者单位】清华大学土木工程系,北京100084;清华大学结构工程与振动教育部重点实验室,北京100084【正文语种】中文【中图分类】TU311.41随着有限元技术的迅速普及，工程非线性计算已经得到了迅猛发展。
目前常用的工程非线性计算可以分为以下两大类：(1) 基于杆系模型、壳模型、宏模型等宏观模型的整体结构非线性计算；(2) 基于实体单元的复杂构件、节点等局部结构非线性计算。
随着技术的不断发展，上述两类分析都日渐难以满足工程计算更高精细化的要求，各自问题分别阐述如下：对于宏观模型而言，虽然具有计算量小的优势，但却难以反映结构破坏的微观机理，对以下一些微观行为，如①构件的局部失稳破坏；②节点破坏；③接触问题（接触分析往往需要准确了解构件的形状，而宏观单元由于把实际三维结构简化为一维杆件或二维壳体，在接触分析方面也存在困难）；④温度场等多物理场分析（如火灾导致结构破坏分析中，构件截面不同部位存在温度差异和热量传导）等，存在较大困难。
而基于实体单元的微观分析，虽然可以较好把握结构的微观破坏过程，但由于计算机能力和建模工作量的限制，对于实际复杂结构完全依赖微观模型模拟是不现实的。
MSC.marc 2010子程序链接指南(亲测成功)
MSC.marc 2010子程序链接指南(亲测成功)1.安装visual studio 2005英文版2.安装intel fortran 10.1.034，破解文件采用intel_tbe的license；安装后，打开vs2005，在help中你可以看到fortran已经定位其中了，新建可以看见fortran 的project。
3.安装marc 2010；4.修改C:\MSC.Software\Marc\2010\marc2010\tools下include_win32.bat文件（64位系统为include_win64.bat）在文件开头处添加语句（强调是在文件开头），@call "D:\ProgramFiles\Intel\Compiler\fortran\10.1.034\ia32\bin\ifortvars.bat"只要找到ifortvars.bat，参照其路径就可以了,不同的版本，其文件名有可能不同。
5.修改环境变量：32位系统下的设置，其中有几个64位设置可去掉。
includeC:\Program Files\Intel\Compiler\11.0\061\fortran\mkl\include;C:\Program Files (x86)\Microsoft Visual Studio 8\SDK\v2.0\include;C:\ProgramFiles\Intel\Compiler\11.0\061\fortran\include;C:\Program Files\Microsoft Visual Studio8\VC\include;C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\PlatformSDK\Include;C:\Program Files\Intel\Compiler\11.0\061\fortran\mkl\include;%IFORT_COMPILER10%\IA32\Include;libC:\Program Files\Intel\Compiler\11.0\061\fortran\mkl\ia32\lib;C:\ProgramFiles\Intel\Compiler\11.0\061\fortran\lib\ia32;C:\ProgramFiles\Intel\Compiler\11.0\061\fortran\lib\intel64;C:\Program Files\Microsoft Visual Studio8\VC\lib;C:\Program Files\Microsoft Visual Studio 8\VC\PlatformSDK\Lib;C:\ProgramFiles\Microsoft Visual Studio8\SDK\v2.0\Lib;C:\MSC.Software\Marc\2010\marc2010\lib;C:\MSC.Software\Marc\2010\marc2 010\lib\win32;C:\MSC.Software\Marc\2010\marc2010\intelmpi\win32\lib;%IFORT_COMPILER10 %\IA32\Lib;path%IFORT_COMPILER11%lib\ia32;%SystemRoot%\system32;%SystemRoot%;%SystemRoot%\System32\Wbem;C:\Program Files\Intel\Compiler\11.0\061\fortran\Bin\IA32;C:\ProgramFiles\Microsoft Visual Studio 8\VC\bin;C:\Program Files\Microsoft Visual Studio8\VC\PlatformSDK\Bin;C:\MSC.Software\Marc\2010\marc2010\bin\win32;C:\MSC.Software\Mar c\2010\marc2010\tools;C:\MSC.Software\Marc\2010\mentat2010\bin;C:\ProgramFiles\Microsoft Visual Studio 8\VC\bin\amd64;C:\Program Files\Microsoft Visual Studio8\Common7\IDE;在marc中加载子程序后，运行时会出现mspdb80.dll无法找到的情况，是因为VC\Bin\下没有“msobj80.dll,mspdb80.dll,mspdbcore.dll,mspdbsrv.exe”这四个文件，直接从Common7\IDE \下复制这四个文件到VC\Bin\下即可解决如过子程序连接不上，退出号为3。
通用转子钢轴对称弹塑性本构模型在MSC Marc中的实现
３４ ３
计 算 机 辅 助 工 程 ｍ为比例因子 ，其确定方法如下 ：
２０ 年 ０６
过程中的变化问题． 要建立复杂应力状态下的弹塑
性应力—应变关系，还必须确定材料屈服的流动法
则及其相应的加载与卸载条件 ，从而建立应力增量
ｄｏ ｆ ＂
，
对于 Ｍｉ ｓ ｓ 屈服准则 ，令 ： ｅ
Ｓ 一０６ －０
和塑性应变增量 ｄ Ｊ 的关系． Ｄ 根据材料的 Ｄ ｕｋｒ ｒｃｅ 公式 ，即对于一种材料 ，
ｆ
，
＝Ｉ ＝Ｉ 。 ：＋△ ） 了 了 。＋△ ： ＂ （
Ａｓ ｛ Ｅ＝ ６ ｛Ｅ— Ａｃ ６｛ ｔ Ｅ
其经历某种应力应变循环的过程 中，外力对它所做 的功将总是正的，可得 ：
对简单部件的三维低 周疲劳有 限元模 拟研 究 表明，大量的增量步和迭代过程需要惊人的计算时 问和巨大的数据存储空问． 基于此 ，本文采用大型 非线性有限元计算软件 ＭＳ ｒ首先建立转子材 ＣＭａ ｃ
料的轴对称弹塑性本构关系，然后在此基础上用 已 定义的材料损伤本构关系进行虚拟疲劳试验 ．
通用 转 子钢 轴对 称 弹塑性 本 构 模 型 在 ＭＳ ｒ ＣＭａｃ中的实 现
张 乐义 ，张 燕平 ，王 坤
（华 中科 技 大学 能源 与动 力工程 学 院 ，武 汉 ４０７ ３ ０ ４）
摘
要： 利用大型非线性 有限元软件 ＭＳ ｒ ＣＭａ ｃ的用户子程序功 能 ， Ｆ ｒ ａ 言 实现本构 以 ｏｔ ｎ语 ｒ
其中 是体现塑性功 （ 即应变历史 ）的参数 ，
为各 向应力状 态指标 ，
，
为各 向塑性应变指
标． 使用 Ｍｉ ｓ ｓ 屈服条件时 ，强化理论可 以使用下 ｅ 面方程 表示 ：
四类问题有限元分析的MARC操作指南
在菜单区
图 1.3 鼠标健的功能
在图形区
实际使用 MENTAT 时常常需要检取相邻的一大批节点、单元等，如果一个、一个地用 <ML>检取既繁琐又易出错，此时可以鼠标与键盘并用一次就检取完毕。具体有三种方法： 方盒（box）检取、多边形检取、闭环检取。
★方框拾取，如图 1.4 所示，要拾取最左边的 4 个节点，先将鼠标移至 1 处，按下<ML>， 移动鼠标至 2 处，松开<ML>，拾取即告结束。
对非结构的场问题如包含对流、辐射、相变潜热等复杂边界条件的非线性传热问题的温 度场，以及流场、电场、磁场，也提供了相应的分析求解能力；并具有模拟流－热－固、土 壤渗流、声－结构、耦合电－磁、电－热、电－热－结构以及热－结构等多种耦合场的分析 能力。
为了满足高级用户的特殊需要和进行二次开发，MSC.MARC 提供了方便的开放式用户 环境。这些用户子程序入口几乎覆盖了 MARC 有限元分析的所有环节，从几何建模、网格 划分、边界定义、材料选择到分析求解、结果输出、用户都能够访问并修改程序的缺省设置。 在 MSC.MARC 软件的原有功能的框架下，用户能够极大地扩展 MARC 有限元软件的分析 能力。
◆分析步骤
第一步：生成网格（MESH GENERATION） 本步的任务是建立用于有限元分析的几何模型，并进行网格划分。 首先，设置屏幕的显示区域，并打开格点显示。 MESH GENERATION （PREPROCESSING 菜单） SET （COORDINATE SYSTEM 菜单） U DOMAIN （设置屏幕 X 方向的显示范围） 0 10 （在命令窗口输入）
1.3 应用 MSC.MARC 进行有限元分析的步骤
应用通用有限元软件进行分析，总体上分为前处理、求解和后处理三步。在 MSC.MARC 上，具体包括如下步骤：
Msc.Marc 材料模型介绍参数设置
MAR101, Section 7, April 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S7-5
PATRAN MARC的材料
MAR101, Section 7, April 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S7-17
双对称：四分之一的模型
工程应力和工程应变
工程应力和应变用未变形前的几何形状作为 参考几何进行计算：
工程（名义）应力：
s nom
F A0
s nom——工程应力.
● 塑性部分要求选择硬化定律
s
真 实 应 力
真实应变 e
真实应力 s
MAR101, Section 7, April 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
真实塑性应变 ep
S7-11
理想塑性材料
理想塑性硬化定律假定屈服点后的 应力为一常数，如图所示：
MAR101, Section 7, April 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S7-21
塑性应变
● MSC Marc中的塑性定义是按屈服后部分，即塑性部分的应 力应变关系曲线定义的。
● 塑性应变定义的第一个点是屈服点，相应的塑性应变为零。
S7-16
颈缩
● 应变较大时，金属可能会经历 局部高度拉伸并缩小的现象， 称之为颈缩（necking）。
● 金属发生颈缩时的名义应力比 其极限强度要低得多。
Msc.Marc 材料模型介绍参数设置
S7-12
弹塑性材料
● 弹塑性材料通过弹性部分和塑 性部分的应力应变曲线定义。
屈服准则
● 要选择硬化定律、屈服准则和 应变率方法
硬化定律 应变率方法
MAR101, Section 7, April 2010 Copyright 2010 MSC.Software Corporation
S7-13
硬化定律
Equivalent Stress
在MSC Marc Mentat中用ADD POINT输入上表中数据。生成的 曲线如下图所示
300 250 200 150 100
50 0 0
Plastic Strain vs. Equivalent Stress
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 Plastic Strain
S7-23
Extrapolated
VON MISES屈服面（各向同性）
应力-应变关系曲线在MSC PatranMarc中被定义为场
S7-16
颈缩
● 应变较大时，金属可能会经历 局部高度拉伸并缩小的现象， 称之为颈缩（necking）。
● 金属发生颈缩时的名义应力比 其极限强度要低得多。
● 影响颈缩的因素：
● 试样的几何形状
● 试样本身的自然状态(是拉伸或 压缩)
● 应力和应变的度量 (名义应力 和应变)
性应变为零。因此在定义材料性质时，
100
要从总的真实应变中减去该点的弹性应
50
变值。
0
0
Plastic Strain 0.00000E+000 1.00000E-003 3.00000E-003 7.00000E-003
综合应用UG,HyperMesh和MSCMarc软件进行有限元分析
综合应用ＵＧ，ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ和ＭＳＣＭａｒｃ软件进行有限元分析有限元法<sup>［1］</sup>作为求解复杂工程问题的重要方法，应用非常广泛.近几十年来，随着计算机技术和数值分析技术的迅速发展，有限元法理论及其算法已趋于成熟.由于有限元法具有高度通用性和实用性，从而导致各类有限元通用软件的飞速发展.目前，将有限元理论、计算机图形学以及优化技术相结合而开发的各类专用有限元软件，能高速高效地解决各类有限元问题.在工程应用中，各类专用有限元软件在几何建模、网格划分、分析计算及结果处理方面各有特色.虽然很多情况下只需某一软件就能完成整个有限元分析过程，但过程往往比较复杂、效率不高且容易出错.因此，充分发挥各软件的长处，综合运用各软件就显得尤为必要.本文根据UG软件<sup>［2］</sup>、HyperMesh软件<sup>［3，4］</sup>和MSC Marc<sup>［5，6］</sup>软件的不同特点，在有限元几何建模、网格划分、分析计算以及结果处理过程中，扬长避短，综合运用这些软件解决工程实际问题，整个处理过程条理清楚.相对于单一软件处理，多软件综合应用能提高解决问题的效率和精度.1 UG，HyperMesh和MSC Marc软件及其特点简介1.1 UG软件UG软件是美国EDS公司的产品，采用基于约束的特征建模和传统几何建模为一体的复合建模技术，建模高速高效，在曲面造型方面特别强.最突出的优点就是其几何建模功能非常强大，缺点是格划分及有限元分析计算和后处理方面较为薄弱.1.2 HyperMesh软件HyperMesh软件是美国Atair公司的产品，其优点有：(1）有限元网格划分时操作简单方便，网格划分速度快；(2）有限元网格划分时质量易于控制，便于调整和修改，划分有限元单元质量非常好，能满足实际工程分析需要；(3）与其他多种CAD和CAE软件有良好的接口.与UG软件相比，HyperMesh软件的建模功能较为薄弱.与MSC Marc软件相比，在有限元分析时材料类型和单元类型数量较少，求解方法难以设置，在有限元分析计算与结果处理方面的性能也有一定差距.1.3 MSC Marc软件MSC Marc软件为美国MSC公司的产品，该软件的优点为：(1）具有功能齐全的多种高级非线性有限元求解器，可以处理各种线性与非线性结构分析；(2）单元库提供数百种单元类型，包括结构单元、连续单元和特殊单元，几乎每种单元都具有处理大变形、几何非线性、材料非线性(包括接触在内的边界条件非线性)以及组合的高度非线性的超强能力，能满足绝大部分工程的实际需要；(3）材料库内容十分丰富，具有多种线性与非线性及复杂材料模型；(4）分析时采用具有高数值稳定性、高精度与快速收敛的高度非线性问题求解技术，并采用加载步长自适应控制技术，可自动确定非线性分析和动力响应的加载步长，从而保证计算精度.MSC Marc的缺点是其几何建模和网格划分功能较差，且操作不方便，尤其是对于比较复杂的结构更为困难.2 UG，HyperMesh和MSC Marc在有限元分析中的综合运用有限元软件的综合运用，目的在于充分发挥各软件的长处，避免其不足，从而使软件几何建模、网格划分、分析计算及结果处理的整个过程高速高效、条理清楚、不易出错，且容易操作和修改.根据以上对UG，HyperMesh和MSC Marc软件各自特点的分析，可以看出：先使用UG软件进行几何建模，然后利用HyperMesh进行有限元网格划分，最后采用MSC Marc进行计算分析及结果处理，可以大大提高整个分析过程的效率，其求解也能符合实际需要.对UG，HyperMesh和MSC Marc软件综合应用的整个过程见图1.在此过程中的准备工作主要包括：确定有限元分析对象的几何尺寸、材料特性、边界条件以及所需要分析的内容.使用UG软件建立几何模型后，可直接保存为UG软件的默认文件类型，也可保存为“*.iges”或“*.igs”格式，以备HyperMesh使用.HyperMesh直接使用UG默认的文件类型时，需要在计算机操作系统中设置正确的环境变量.以Unigraphics NX和HyperMesh 6.0为例，其具体方法如下：首先进入“我的电脑（点击右键）→属性→高级→环境变量→系统变量”，编辑系统变量中的path项，在其中添加“%UGII-ROOT-DIR%”，注意该项与其他项之间要用“；”隔开.另外，还要检查“UGII-ROOT-DIR”项，看其路径设置是否正确.将UG软件建立的几何模型直接导入HyperMesh的过程为：在HyperMesh操作界面中进入“files→import→GEOM（选中）→UG-NX（选中）”，然后点击“import”，并根据文件路径及其文件名选择需要导入的UG文件.“*.iges”或“*.igs”等其他格式文件导入方法和过程与此类似.利用HyperMesh划分网格结束后，要保存为合适的格式，以便分析软件时使用.将HyperMesh 6.0划分的有限元网格导入到MSC Marc软件的过程如下：(1）在HyperMesh软件中进行网格划分后，进入“files→export“，选中“template”选项，在“template”栏后点击“load”，选择合适的模型临时文件，如果进行二维单元分析（有限元单元为面单元），则选“../hw6.0/templates/feoutput/marc/stress2d.tpl”文件；如果进行三维单元分析，则选“../hw6.0/templates/feoutput/marc/stress3d.tpl”文件.在“output”栏后直接输入保存的文件路径及其文件名或点击“write as”，然后选择文件路径并输入文件名.在这里还需要注意的是保存的文件名为数据文件类型，尾缀为“*.dat”.(2）在MSC Marc软件中，导入有限元网格数据文件，具体过程为：在静态菜单（界面下方）上选择“files”,点击面板“interfaces”下的“import”按钮，选择“marc input file”，或点击面板“marc input file”下的“read” 按钮，然后在预先设定的位置找到所需数据文件，然后点击“OK”即可.在整个有限元分析过程中，熟悉有限元基本理论是基础，掌握各软件的使用方法是关键.另外，保证各软件间的数据在导入和导出过程中的正确性也非常重要.3 UG,HyperMesh和MSC Marc综合运用实例某齿轮箱体底面固定，齿轮激励作用等效在轴承孔处，激励力的作用为Af(t)（A为加权系数），材料为普通钢.现综合使用UG,HyperMesh和MSC Marc软件求解箱体前端面中央处的加速度响应.具体求解过程如下：(1）首先利用Unigraphics NX 2.0建立几何模型（见图2），并保存为默认格式文件；(2）在HyperMesh 6.0中，将UG中建立的几何模型导入，进行有限元网格划分，检查并修改使网格质量达到合格要求（见图3），然后保存为MSC Marc环境所能导入的数据文件（文件格式为“*.dat”）；(3）在MSC Marc 2003中，读取该数据文件（见图4），并在其环境下正确设置边界条件（见图5）、材料属性、几何特性、单元类型以及求解方法、求解时间、求解步长、求解结果类别等，最后进行计算求解.求解后MSC Marc中f(t)的时间历程见图6，计算点加速度响应的时域图见图7.在整个建模、有限元网格划分、数据计算及后处理过程中，各选项及参数设置方便，整个过程操作流畅、效率很高，且计算结果精度能满足工程实际需要.4 结论综合使用多种有限元软件进行有限元分析及其前后处理，有利于各软件扬长避短，从而使建模、网格划分、计算分析及结果处理等过程操作方便，计算准确，效率和精度大大提高.。