基于MSC.NASTRAN的地铁变速箱结构有限元分析
基于MSCNastran的轻卡车架结构强度分析
以某 正 在 开发 的轻 卡 为研 究对 象 ， 应 用 前 处 理
梁， 中间为若 干条横 梁 ， 横 梁 与纵梁 之 间用连 接板 过 渡， 纵梁 、 连接板、 横 梁均 采用铆 钉 连接 ． 根据 结构 特
征， 车 架薄壁 结 构均采 用 三维壳 单元 离散 ． 车 架 通过 悬 架 与 车桥 连 接 ， 为 使 计算 分 析 中车 架 的支 撑边 界符 合 实 际情 况 ， 将 钢 板 弹簧 等 效 为 一 根水 平 放置 的矩 形截 面梁 ． 对 于副簧 承力 工２ ０ １ ３年 ５月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｓｕ ｐ ｐ １ ． １
Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） ｓ １ — ０ ０ ５ ７ － ０ ３
基 于 ＭＳ Ｃ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ的轻 卡 车 架 结 构 强 度 分 析
金 常忠 ， 王 朋 波
（ 长 安 汽 车股 份 有 限公 司 北 京研 究 院 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ １ ）
摘要 ：建立 某轻卡 车 架及 其 简化 悬 架的有 限元 模 型 ， 计 算 车 架在 弯 曲、 扭转、 制动 和 转 向 等 ４种 典
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｔｈ ｅ ｆ ｒ ａ ｍｅ ａ ｎｄ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｉ ｉｅ ｆ ｄ ｓ ｕ ｓ ｐ ｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ａ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ － ｄ ｕ ｔ ｙ ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ ｆ ｒ ａ ｍｅ ａ ｒ ｅ ｂｕ ｉ ｌ ｔ ｔ ｏ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ
MSC_Nastran模块介绍_2012
MSC Nastran 模块功能介绍1.MSC Nastran Basic 1003 （License文件中的授权特征名：NA_NASTRAN）MSC Nastran基本模块，功能包括线性静力分析、模态分析及屈曲分析。
MSC Nastran 基本模块求解规模无节点限制，可对多种单元、材料、载荷工况进行评估，实现线性静力分析（包括屈曲分析）和模态分析（包含流固偶合即虚质量方法和水弹性方法）。
线性静力分析，预测结构在静力条件下的线性响应（位移、应变、应力），即小变形和不考虑非线性因素的情况，包括屈曲分析（稳定性分析）。
模态分析能了解结构的固有频率（振动模态）特征，帮助评估结构的动力特性。
2. MSC Nastran Dynamics 1025 （License文件中的授权特征名：NA_Dynamics）结构动力学分析是MSC Nastran的主要强项之一，它具有其它有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。
MSC Nastran动力学分析功能包括: 正则模态，复特征值分析，频率及瞬态响应分析，随机响应分析，冲击谱分析等。
3. MSC Nastran Connectors 10002 （License文件中的授权特征名：NA_Connectots）MSC Nastran连接单元，可以模拟点焊，铆接，螺栓连接等。
允许创建点-点，点-面，面-面连接。
可以用焊接单元将任意的两个部件的网格连接在一起，并自动处理与任意类型单元之间的连接。
4. MSC Nastran ADAMS Integration 10233 （License文件中的授权特征名：NA_ADAMS_Integration）MSC Nastran 与ADAMS的接口，使用ADAMS进行柔性体分析时，需导入MSC Nastran计算所生成的模态中性文件，MSC Nastran ADAMS Integration可使MSC Nastran 计算生成ADAMS所需要的柔性体模态中性文件。
基于MSC Nastran的全机平衡计算
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｉ ｎ ｌｉ ｆ ｇ ｈ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ｆｔ ａ ｍｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｓ ｏ ｎ ｅ ａ ｃ ｈ ｎ ｏ ｄ ｅ ａ ｒ ｅ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎｅ ｄ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ，ｔ ｈｅ ｉ ｎ ｅ ｒ ｔ ｉ ａ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｗｈ ｏ ｌ ｅ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ｆｔ ａ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌｃ ａ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｄｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｓ ｆ ｏ ｒ
ｔ ｈ ｅ ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｗｉ ｎ ｇ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ：ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ；ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ；ｉ ｎ ｅ ｔｉ ｒ ａ ｒ ｅ ｌ ｉ ｅ ｆ
算 的累积 误差 使得 寻求一 个完 全平 衡 的外载 荷力 系 的工 作刻 不 容缓 ．
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — 头 ； 研 究 尾翼 ， 可增 加 机 身 过 渡段并 约束 ． 在工 程范 围 内可 以接 受 ， 但 不 是非 常合
MSC_Nastran
MSC.Nastran 介绍全球功能最强、应用最为广泛的有限元分析软件MSC.Software 公司自 1963 年开始从事计算机辅助工程领域 CAE 产品的开发和研究。
在 1966 年，美国国家航空航天局(NASA)为了满足当时航空航天工业对结构分析的迫切需求， 招标开发大型有限元应用程序，MSC.Software 一举中标，负责了整个 NASTRAN 的开发过程。
经过 40 多年的发展，MSC.Nastran 已成为 MSC 倡导的虚拟产品开发(VPD)整体环境最主要的 核心产品， MSC.Nastran 与 MSC 的全系列 CAE 软件进行了有机的集成， 为用户提供功能全面、 多学科集成的 VPD 解决方案。
MSC.Nastran 是 MSC.Software 公司的旗舰产品，经过 40 余年的发展，用户从最初的航 空航天领域，逐步发展到国防、汽车、造船、机械制造、兵器、铁道、电子、石化、能源材 料工程、科研教育等各个领域，成为用户群最多、应用最为广泛的有限元分析软件。
MSC.Nastran 的开发环境通过了 ISO9001:2000 的论证， MSC.Nastran 始终作为美国联邦 航空管理局(FAA)飞行器适航证领取的唯一验证软件。
在中国，MSC 的 MCAE 产品作为与压力 容器 JB4732-95 标准相适应的设计分析软件， 全面通过了全国压力容器标准化技术委员会的 严格考核认证。
另外，MSC.Nastran 是中国船级社指定的船舶分析验证软件。
赛车部件分析ISO9001:2000 论证通过证书一．MSC.Nastran 的特色极高的软件可靠性，经过无数工程问题的验证 独特的结构动力学分析技术 完整的非线性求解技术 高效率的大型工程问题求解能力 – ACMS 方法 针对大型问题的优化技术和设计灵敏度分析技术 高度灵活的开放式结构，功能独特的用户化开发工具 DMAP 语言 独特的空气动力弹性及颤振分析技术1独特的多级超单元技术，支持 MSC.Nastran 所有的分析类型 作为工业标准的输入/输出格式 高效的分布式并行计算二．MSC.Nastran 的分析功能1．静力分析MSC.Nastran 的静力分析功能支持全范围的材料模式,包括：均质各向同性材料、正交 各项异性材料、各项异性材料和随温度变化的材料等。
基于MSC／NASTRAN的产品结构形状优化设计
ｂｉ ｙ Ｔｋ ｃ ｏｙａ ｃ ｈｋｒ ｅａ ｐｅ ｔｅｈｐ ｅ ｔｎｉｏｔ ｚｄｂｓｄｏ Ｃ／ 加ｄ ｌ ｔ ｄｎｍｉｓａｅ ∞ ｘｍ ｌ，ｈ ａｅ ｋｌｏ ｉ ｅ ａｅ ｎＭＳ ｅｒ ｓ ｓ ｅ ｓ ｐ ｍｉ
Ｎ Ｓ Ｒ Ｎ Ｏ ｔ ｉ ｔ ｎ ｍ ｄ ｌ ｔ ｂｏｄ ｎｔｅｓａｅ ｒ ｕ ｎｙ ｒｎ ｅａ ｄ ｍｉｉ ｉ ｄ ｉｏ ａ ａｓ Ａ Ｔ Ａ ｐｉ ｚ ｉ ｏ ｕｅ ｏ ｒａ ｅ ｈ ｈ ｋｒｓ ｅ ｅ ｃ ａ ｇ ｎ ｎｍｚ ａ ｄｔ ｎ ｌｍ ｓ ｍ ａｏ ｆｑ ｅ ｉ
０ Ｙ
５ ａｃ ａｉ ｉ ； ｃｌ ｌｔ ｎ ｔ ． ｕ ｏ ｍ ｅ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｍ Ｓ ＮＡＳ Ｃ／ ＴＲＡＮ ；Ｓ ｒ ｃ ｕ ａ ｐ ｉ ｉａ ｉ ｎ；Ｓ ａ ｅ ｏ ｔｍｉ ａ ｉ ｎ；Ｓ ａ ｅ ｓ ｔｕ ｔ ｒ ｌｏ ｔ ｚ ｔｏ ｍ ｈ ｐ ｐｉ ｚ ｔ ｏ ｈ ｋ ｒ
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【要 在 要 基 Ｓ／Ａ ＲＮ 状 化 计 理 方 的 础 ， 型电 式 ｌ 摘 】 简 介绍 于ＭＣＮＳ Ａ 形 优 设 原 和 法 基 上 以Ｅ 动 激 Ｔ
振 器为 例 ，为拓 宽激 振 器使 用频 宽 的上 限 ，减 小激 振 器对 被 测试件 附加质 量 的影 响 ，采 用 ＭＳ ／ Ｃ
ｊ ｅｅｔｏ ｅｅａｕ ｔ ｂｃ Ｔｅｒｕｔｓｏ ｓｔｉ ａｐｏｃ ｅｓ ｌ ａｄｅ ｃ ｎ ａ ｄｇｅｔ ｅｕｅ ｆ ｃ ｎｔ ｖｌａｅ ｏｊ ｔ ｈ ｅ ｌ ｈｗ ｓ ｐ ｒ ｈｉｆａｉｅ ｎ ｆ ｉ ｔ ｎ ｒａｌ ｒｄｃｓ ｆ ｈ ｄ ｅ． ｓ ｈ ａ ｓ ｂ ｆ ｅ ｉ ｙ
Ｚ Ｏ ｉ ｈ ｎ Ｉ ｅ ａ ｇ（ Ａ ｅ ｔ ｆ ａ ｃ ｅ ｇＩｓ ｔｔ ｏ ｅｈ ｏｏｙ Ｙ ｎ ｈ ｎ ２ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｈ Ｕ Ｌｎ—ｚｅ ，ＬＵ Ｄ —ｆ ｎ Ｃ Ｄ Ｃ ｎｅ ｏ ｎ ｈｎ ｔｕｅ ｆ ｃ ｎｌｇ ， ａ ｃ ｅ ｇ２ ４ ０ 。 ｈｎ ） ｒ Ｙ ｎｉ Ｔ
基于MSCNASTRAN的高速列车车体结构轻量 化设计的灵敏度分析
基于MSC.NASTAN的高速列车结构轻量化设计的灵敏度分析刘凯杰，俞程亮，赵洪伦(同济大学铁道与城市轨道交通研究院)摘要：运用MSC.NASTRAN软件对高速列车防爬器及车体结构进行轻量化设计的灵敏度分析，反映了灵敏度分析在高速列车结构优化设计中的重要作用。
关键词：灵敏度分析，轻量化设计，高速列车Sensitivity Analysis for Lightweight design of High-speedTrain Structure Based on Msc.NastranLiu Kaijie，Yu Chengliang, Zhao Gonglun(Institute of Locomotive and Carl Engineering, Tongji University，Shanghai 200331) Abstract: Based on MSC.Nastran software, taking anti-climber and carbody structure as examples, the sensitivity analysis was performed for light weight design of high-speed train structure. the results indicated that sensitivity analysis play an important role in optiimal design for high-speed train structure.Key words:sensitivity analysis; light weight design；high-speed train0 引言车体结构轻量化是高速列车设计的一个重要课题。
高速列车优化设计模型规模大，单次优化计算时间长，同时由于参数和约束需要根据计算历程或者计算结果进行重新设置，优化次数多，因此一个完整的高速列车车体结构优化设计过程历时长，效率低。
基于传动CAE分析与MSC.Nastran的某商用车桥主减总成正向设计
基于传动CAE分析与MSC.Nastran的某商用车桥主减总成正向设计何维聪;张龙;郑小艳;郭飞航【摘要】Forward design ofa commercial axle’s main retarderassembly was performed based on the technology which the unite of transmissionCAE analysisand MSC.Nastran. After the bevel gear and bearing the preliminary design is completed, through a transmission CAE analysis software to establish the main by the assembly model and calculate, adjust the bevel gear and bearing design parameters so that it meets the requirements and the final shape. Envelope design is completed by three-dimensional modeling of the relevant housing part.A simulation model of the entire axle was established in the transmissionCAE analysis software and the flexible analysis was performed which the retarder、differential、housings’ sti ffness matrix and the information of point position was extracted with the method of sub-structure fromMSC.Nastran.Finally we can get a optimal design to meet the strength and stiffness requirements.%采用传动CAE分析与MSC.Nastran相结合的技术对某商用车桥主减总成进行正向设计。
有限元分析软件MSC.NASTRAN
MSC.NASTRAN目录1 简介2 MSC.Nastran的开发历史3 MSC.NASTRAN的优势3.1 极高的软件可靠性3.2 优秀的软件品质3.3 作为工业标准的输入/输出格式3.4 强大的软件功能3.5 高度灵活的开放式结构3.6 无限的解题能力4 NASTRAN动力学分析功能4.1 NASTRAN动力学分析简介4.2 正则模态分析4.3 复特征值分析4.4 瞬态响应分析(时间-历程分析) 4.5 随机振动分析4.6 响应谱分析4.7 频率响应分析4.8 声学分析5 NASTRAN的非线性分析功能5.1 NASTRAN非线性分析简介5.2 几何非线性分析5.3 材料非线性分析5.4 非线性边界(接触问题)5.5 非线性瞬态分析5.6 非线性单元6 NASTRAN的热传导分析6.1 NASTRAN热传导分析简介6.2 线性/非线性稳态热传导分析6.3 线性/非线性瞬态热传导分析6.4 相变分析6.5 热控分析6.6 空气动力弹性及颤振分析6.7 流-固耦合分析6.8 多级超单元分析6.9 高级对称分析7 设计灵敏度及优化分析7.1NASTRAN的拓扑优化简介7.2 设计灵敏度分析7.3 设计优化分析7.4 拓扑优化分析8 复合材料分析9 P-单元及H、P、H-P自适应10 NASTRAN的高级求解方法11 NASTRAN的单元库12 用户化开发工具DMAP语言1 简介2 MSC.Nastran的开发历史3 MSC.NASTRAN的优势3.1 极高的软件可靠性3.2 优秀的软件品质3.3 作为工业标准的输入/输出格式3.4 强大的软件功能3.5 高度灵活的开放式结构3.6 无限的解题能力4 NASTRAN动力学分析功能4.1 NASTRAN动力学分析简介4.2 正则模态分析4.3 复特征值分析4.4 瞬态响应分析(时间-历程分析) 4.5 随机振动分析4.6 响应谱分析4.7 频率响应分析4.8 声学分析5 NASTRAN的非线性分析功能5.1 NASTRAN非线性分析简介5.2 几何非线性分析5.3 材料非线性分析5.4 非线性边界(接触问题)5.5 非线性瞬态分析5.6 非线性单元6 NASTRAN的热传导分析6.1 NASTRAN热传导分析简介6.2 线性/非线性稳态热传导分析6.3 线性/非线性瞬态热传导分析6.4 相变分析6.5 热控分析6.6 空气动力弹性及颤振分析6.7 流-固耦合分析6.8 多级超单元分析6.9 高级对称分析7 设计灵敏度及优化分析7.1NASTRAN的拓扑优化简介7.2 设计灵敏度分析7.3 设计优化分析7.4 拓扑优化分析8 复合材料分析9 P-单元及H、P、H-P自适应10 NASTRAN的高级求解方法11 NASTRAN的单元库12 用户化开发工具DMAP语言展开编辑本段1 简介NASTRAN是在1966年美国国家航空航天局(NASA)为了满足当时航空航天工业对结构分析的迫切需求主持开发大型应用有限元程序。
基于MSC.Nastran的全尺寸无人机动态特性有限元分析
图 ５机翼蒙皮有限元模 型
２１ ．２机身结构有限元 建模 ． 利用 ＭＳ ．ａｒｎ建立机 身蒙皮有限元模型 ， ＣＰ ｔ ａ 如图 ２所示 ； 身承力 机 框架有限元模型 ， 如图 ３所示 ； 机身框架抗剪 腹板有 限元模 型 ， 图 ４ 如
所示 。
２２机翼结构分析及有 限元建模 ห้องสมุดไป่ตู้． ２２１ 翼 结 构 分析 ．． 机 飞行 中机翼主要受空气 动力 、 机翼结构质量力 、 部件及装载质量力
机机身 、 机翼及 Ｖ形尾翼等部件结构 的 Ｆ Ｍ模型 ， Ｅ 并组装成全 尺寸无 人机 Ｆ Ｍ模型。然后调整全机有限元模型的质量特性 ， Ｅ 使其满足设计 要求 。最后利用 ＭＳ ．ａｔ ｎ ＣＮ ｓｒ 进行全机模态分析 ， ａ 得到全机的固有频率 和振型。 为进一步的结构动力学设计和全尺寸结构动力试验提供依据。
科技信息
博士・ 专家论坛
基于 ＭＳ ． ａ ｔａ ＣＮ ｓｒｎ昀坌尺寸无人相动态特性有限元分析
中国民航 大学航 空工程 学 院 王莉 平 王 轩 黄 彦
［ 摘 要］ 以某型无人机研 制为背景 ， 用 ＭＳ ａ ａ 利 ＣＰ ｔ ｎ建立 了全尺寸无人机有限元模 型， ｒ 调整结构质量特性使其 与设计参数一致 ， 利 用 ＭＳ Ｎａｔ ｎ计算全机模 态， Ｃ． ｓ ａ ｒ 得到全机的 固有频 率和振型。 结果分析表 明： 采用高模 量的碳纤维复合材料结构对于提 高机翼 、 尾翼 刚度和 改善飞机性能具有重要作 用。为无人机 全机 结构动态特性试验和设计提供 了依据 。 ［ 关键词 ］ 无人机 有限元分析 固有频率 振 型
图 ２机身蒙皮有限元模 型
图 ３机身承力框架有 限元模型
图 ４机身框架腹板有限元模型 ２２２机翼 结构有 限元建模 ．－
基于MSC.Nastran二次开发的软件对某型号刮泥机工作桥的结构分析和优化设计
基于MSC.Nastran二次开发的软件对某型号刮泥机工作桥的结构1分析和优化设计潘锋隋允康乔志宏杜家政（北京工业大学机电学院工程数值模拟中心）摘要: 考虑位移、应力、局部稳定、尺寸等多种约束的桁架结构在多工况下截面优化的程序是在MSC.Nastran平台上，采用准则法与数学规划的相结合建立模型,利用PCL语言二次开发的CAE软件进行求解、。
本文利用这一软件对周边传动刮泥机的工作桥截面进行了结构分析和优化的计算，为设计修改提供了依据。
关键词：MSC.Nastran 二次开发 优化设计 准则法 规划法The structural analysis and optimization of one typeof one type of Sludge Collection Machinery’s girderby a MSC.Nastran softwarePan Feng Sui Yun-Kang Qiao Zhi-Hong Du Jia-Zheng (Numerical Simulation Center for Engineering, Collage of Mechanical Engineer and Applied Electronic Technology, Beijing Polytechnic University Beijing, 100022)Abstract The program of section optimization of truss frame is based on the MSC software which has taken multi-restrictions into consideration include displacement、stress、part-stabilization and size etc. .The model is established and solved by the CAE software which is based on the combination of the law of rule and mathematics programming and is the workout of the second development of PCL Language .The paper presented the structural analysis and optimization of the section of the girder of the Sludge Collection Machinery, and provide the gist for design modification. Keyword MSC.Nastran second development optimization the law of rule mathematics programming一、 前言满应力准则是一种简单易行的结构优化方法，它遵循的设计思想是：结构的每一构件至少在一种载荷工况下应力达到饱满。
基于MSC.NASTRAN的陀螺惯导安装板实特征值分析与结构改进
摘 要 ： 对 陀 螺 惯 导在 导航 过程 中 某 一 方 位 动 态 漂 移 偏 差 较 大 问 题 ， ＭＳ ． Ａ Ｔ Ａ 有 限元 软 件 对 陀 螺 惯 导 安 针 乖用 Ｃ Ｎ ＳＲ Ｎ
装板进行 实特征值分析 ， 考察惯 导陀螺激励下容易产 生共振的安装板的 固有特性 范围 ， 控制安装板 的固有特性。
郑 箫筑 ， ： 于 ＭＳ ． Ａ Ｔ Ａ 等 基 Ｃ Ｎ Ｓ Ｒ Ｎ的 陀螺惯 导 安装板 实特征值 分 析与 结构 改进
表 ２ 惯导安装板 ３ ０阶 固有频率
９
序 号 频 率／ ｚ 序 号 频 率／ ｚ 序 号 频 率／ ｚ Ｈ Ｈ Ｈ
关键词 ： 陀螺惯导 ； 实特征值 ； 构改进 结 中图分 类号 ：Ｈ１２ Ｔ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０６— ７ ７ ２ １ ）９— ０ ８— ３ １０ ０ ０ （０ １ ０ ０ ５ ０ 的特征值及特征 向量 ， 在没 有阻尼 及外 载 的情况 下 ， 简化 的
运 动 方 程 的 矩 阵 形 式 为
进 行 上架 有 限 元建 模 ， １ ４ 共 ６３ １个 节 点 、８５ ３个单 １ ８
元 ， 限 元 模 型 如 图 １所 示 ， 架 前 ３ 有 上 ０阶 模 态 频 率 如 表 １
所示 。ห้องสมุดไป่ตู้
收 稿 日期 ：０ １ ０ ３ ２ １ — ７— ０
作 者简介 ： 郑箫筑 （ ９ ６ ） 男 ， １７ 一 ， 工程师 ， 主要从事火炮设计研 究。
频 率和振型的物理 表示 。一般 的数学 特征 值 问题简 化为 求
救 非平凡解 ：
响应 。固有频率 和振 型受结构性质和边 界条件 的影 响 ， 如果
结构性质改变 了 ， 固有 频 率 也 会 改 变 ， 振 型 可 能 不 变 。若 但
基于FEMAPWITHNXNASTRAN的货舱结构有限元分析实例
Digital DesignD数字化设计62取文件”，在输入窗口中键入数据文件名即可。
图12 读取文件法所需的数据文件用以上两种方法修改模型参数完毕后，点击“工具”下拉菜单中的“程序”，在“程序”菜单中点选“例证”，在窗口下方出现的对话框中输入实例名称，如“m c p002_1”。
打开“工具”中的“族表”来查看刚才创建的实例，如图13所示。
使用此法建立多个实例。
图13 族表窗口3.更新摩擦片组件打开摩擦片组件“m c p.a s m”，摩擦片模型如图14所示。
如果需要将此组件更新为另一型号，需使用P r o/ENGINEER的替换功能进行操作。
当南通中远川崎船舶工程有限公司接到适合“共同结构规范”（简称C S R）的新型58,000吨散货船的设计图样时，中部货舱已经进行了有限元分析，其结构尺寸已经确定，但尾部货舱由于型线的收缩若仍然沿用中部货舱的结构尺寸，无疑是对材料的巨大本文通过58,000吨散货船5号货舱有限元计算实例，介绍了利用Femap with NX Nastran进行货舱整舱段有限元计算的基本过程。
这里主要侧重于模型的建立过程和计算，对于计算结果的后处理可以根据不同的规范要求分别进行。
基于FEMAP WITH NX NASTRAN的货舱结构有限元分析实例□ 南通中远川崎船舶工程有限公司 万冬冬的过程予以详细说明。
在实际应用中，设计人员可以通过人机交互方式给定摩擦片参数，系统将自动生成摩擦片三维模型，这避免了大量重复的设计工作。
同时湿式摩擦片的参数化建模也为干片式摩擦片及制动器的参数化和系列化设计奠定了基础。
图14 原始的摩擦片组件将鼠标放在左侧模型树的待替换元件上，右键单击，选择“替换”，在替换元件中点选“族表”，并选取目标模型，如选“mcp001_1”来替换“m c p001”，同理对所有需要替换的元件进行替换。
元件替换过程如图15所示，再生后得到的摩擦片组件模型如图16所示。
将模型保存副本为新名称mcp_1.asm，关闭模型，并拭除内存。
MSC-ADAMS与MSC-Nastran在汽车产品开发中的应用
MSC ADAMS与MSC Nastran在汽车产品开发中的应用作者：北汽福田汽车公司许先锋MSC.ADAMS以其强大的车辆动力学模拟技术广泛应用于悬架系、转向系、动力传动系和整车的运动学、动力学分析，MSC.Nastran以其成熟的有限元计算技术在汽车结构分析中占有重要的地位。
结合ADAMS与MSC.Nastran各自的技术优势，联合应用ADAMS与MSC.Nastran进行车辆动力学分析和汽车结构分析是一种新的技术趋势，能为车辆产品开发提供更高精度的计算结果、更深入的分析结论，在产品开发中的作用愈加明显。
1．悬架系与转向系的模拟在进行车辆动力学的分析中，建立高精度的悬架系与转向系尤为重要，特别是悬架系的刚度、阻尼和运动性能关系到整车的振动特性和操纵稳定性，是建模的重点。
在各类悬架的模拟中，板簧的建模较为困难。
一般少片簧具有较强的非线性特性，多片簧由于片数多存在模型自由度过大的缺陷，CHASSIS/LEAFSPRING工具包构建的板簧模型精度较差，且与ADAMS/CAR的接口不方便。
针对这些问题，我们开发出一套较为完善的板簧建模方法，其模型精度高、自由度少，在各类卡车动力学分析中广泛应用。
2．整车动力学分析整车动力学分析的基础是建立正确的悬架系、转向系、动力传动系、轮胎模型、路面模型及驾驶员操作指令。
对动力传动系而言，若仅考虑其动力输出，可建立较为简单的模型；若详细考虑发动机（不同油门开度下的扭矩、转速特性）、离合器、变速箱的工作过程，需要建立复杂的模型。
对轮胎而言，若要进行操纵稳定性分析，需要进行不同载荷、不同胎压下的纵向力与滑移率、侧向力与侧偏角（包括不同外倾角的影响）、回正力扭与侧偏角、径向刚度与载荷的关系测试，利用TNO的MF_TOOL工具包，拟合轮胎的特性；若要进行整车振动分析，则要进行相应的轮胎振动测试，利用SWIFT_TOOL工具包，或F_TYRE工具包，拟合轮胎的特性。
对路面而言，模拟任意不平度的路面较为困难，利用专业信号处理软件与自我开发软件相结合，我们开发出一套较为完善的路面生成方法，可以很好地解决这个问题。
基于MSC_Patran_Nastran的桥式起重机主梁优化设计
基于MSC 1P atran/N astran 的桥式起重机主梁优化设计郑州大学机械工程学院 秦东晨 王迎佳 朱晓芳 陈江义 刘竹丽 摘 要:针对现行主梁设计中存在的结构笨重、材料浪费严重的问题,基于MSC.Patran 平台,构造某型桥式起重机箱型主梁模型,应用MSC.Nastran 对其进行结构和受力分析;以主梁各板厚度为优化变量,以强度和刚度指标为约束,应用MSC.Nastran 提供的优化方法,进行以主梁结构轻量化为目标的优化计算,得到合理的优化结果。
对我国桥式起重机的现行设计方法进行了一些改进和探索。
关键词:桥式起重机;箱型主梁;MSC.Patran/Nastran ;优化Abstract :Applying current methods to design overhead traveling crane girder has the problem of cumbers ome structure and serious material waste.This takes box girder of the 5-16t overhead traveling crane as study object and presents an improved de 2sign method.The m odel of the girder is built based on MSC.Patran and structure and force analysis is performed using MSC.Nastran.The optimal method provided by MSC.Nastran is used to conduct optimal calculation to obtain as light girder as possible with girder plate thickness as optimal variables ,and strength and stiffness as constraints.The optimization results are reas onable.K eyw ords :traveling crane ;box girder ;MSC.Patran/Nastran ;optimization 采用有限单元法和优化设计方法,以某型正轨箱型梁桥式起重机为研究对象,通过计算机仿真分析起重机主梁的强度、刚度和稳定性,找出最大应力和最大变形处,然后在此基础上,完成以结构轻量化为主要目标的优化计算。
MSC_NASTRAN软件在复杂结构力学特性分析中的应用
2001209219收稿,2001211229修回。
3国家教委骨干教师资助计划项目。
33 现为国防科学技术大学在读博士,工作单位:桂林陆军学院。
广西科学Guangx i Sciences 2002,9(1):27～30M SC NASTRAN 软件在复杂结构力学特性分析中的应用3M echan i ca l Ana lysis of Co m plex Structures Usi n g M SC NASTRAN Sof tware Syste m蒙上阳33 唐国金 雷勇军M eng Shangyang T ang Guo jin L ei Yongjun(国防科学技术大学航天与材料工程学院 湖南省长沙市 410073)(College of A ero s pace and M aterial Eng 1,N ati onal U n iv 1of D efence T ech 1,Changsha ,H unan ,410073,Ch ina )摘要 利用M SC NA STRAN 有限元分析软件分析运载火箭仪器舱的屈曲与振动、撞击岩石、固体导弹装药结构完整性、气动加热对固体导弹应力场的影响、运载火箭竖立状态振型等5个复杂结构力学特性,结果表明,M SC NA STRAN 的分析精度较高。
关键词 复杂结构 模态 碰撞 结构完整性 应力分析 M SC NA STRAN 软件中图法分类号 V 435Abstract T he m echanical perfo r m ance of s om e comp lex structures in vari ous app licati on fields is analyzed w ith the e mp l oym en t of M SC NA STRAN s oftw are syste m ,such as the vibrati on and stability analyses of fore in strum en t 2cabin of certain m issile ,the dyna m ic res ponse of a k ind of launch veh icle ,the analysis of structure integrity of s o lid rocket motor and i m pact res ponse of moun tain rock ,etc 1M eanw h ile s om e experiences are gathered in building finite ele m ent models for static ,dyna m ic ,free vibrati on and transien t res pon se of comp lex structures in the app licati on of M SC NA STRAN s oftw are syste m 1Key words comp lex slructures ,naturalmode ,i m pact res ponse ,structure integrity ,stress analysis ,M SC NA STRAN s oftw are syste m 随着社会发展的需要,在各个领域中出现了越来越多的复杂结构,这些结构在工作过程中会承受多种外载荷的联合作用,其应力、应变、位移、热变形及振动响应等问题的分析均比较复杂。
MSC.NASTRAN的分析功能
MSC.NASTRAN的分析功能作为世界CAE工业标准及最流行的大型通用结构有限元分析软件, MSC.NASTRAN的分析功能覆盖了绝大多数工程应用领域,并为用户提供了方便的模块化功能选项,MSC.NASTRAN的主要功能模块有:基本分析模块(含静力、模态、屈曲、热应力、流固耦合及数据库管理等)。
动力学分析模块、热传导模块、非线性分析模块、设计灵敏度分析及优化模块、超单元分析模块、气动弹性分析模块、DMAP用户开发工具模块及高级对称分析模块。
除模块化外, MSC.NASTRAN还按解题规模分成10,000节点到无限节点,用户引进时可根据自身的经费状况和功能需求灵活地选择不同的模块和不同的解题规模, 以最小的经济投入取得最大效益。
MSC.NASTRAN及MSC的相关产品拥有统一的数据库管理,一旦用户需要可方便地进行模块或解题规模扩充, 不必有任何其它的担心。
MSC.NASTRAN以每年一个小版本, 每两年一个大版本的速度更新, 用户可不断获得当今CAE发展的最新技术用于其产品设计。
目前MSC.NASTRAN的最新版本是1999年发布的V70.5版。
新版本中无论在设计优化、P单元、热传导、非线性还是在数值算法、性能、文档手册等方面均有大幅度的改进或突出的新增功能。
以下将就MSC.NASTRAN不同的分析方法、加载方式、数据类型或新增的一些功能做进一步的介绍:⒈静力分析静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段, 主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷(如集中/分布静力、温度载荷、强制位移、惯性力等)作用下的响应, 并得出所需的节点位移、节点力、约束(反)力、单元内力、单元应力和应变能等。
该分析同时还提供结构的重量和重心数据。
MSC.NASTRAN支持全范围的材料模式,包括: 均质各项同性材料,正交各项异性材料, 各项异性材料,随温度变化的材料。
方便的载荷与工况组合单元上的点、线和面载荷、,热载荷、强迫位移,各种载荷的加权组合，在前后处理程序MSC.PA TRAN中定义时可把载荷直接施加于几何体上。
基于MSC Nastran的优化技术
０ 引 言
飞机 结构 优化 设计 是近 年来 发展起 来 的用 于飞 机结 构设 计 的新技 术 之 一 ， 其 基 本思 想 是 在 满 足 飞
即将 尺寸 、 形状 与拓 扑优 化统筹 起来 综合 考虑 ， 即通 常采用 的结 构 布局优 化 ． …
１ 结构 优 化 设 计 方 法
第２ ２卷 增 刊 ｌ
２ ０ １ ３年 ５ 月
计 算 机 辅 助 工 程
Ｃｏ ｍｐ ｕｔ ｅ ｒ Ａｉ ｄ ｅ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
Ｖｏ １ ． ２ ２ Ｓ ｕ ｐ ｐ １ ． １
Ｍａ ｙ ２ ０１ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ６—０ ８ ７ １ （ ２ ０ １ ３ ） Ｓ １ — ０ ２ ３ ５ － ０ ５
基 于 ＭＳ Ｃ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ的优 化 技 术
闫 亚斌 ， 雷 江龙 ， 杨 华伦
（ 中航 飞机股份有限公 司 西安飞机分公 司。 西安 ７ １ ０ ０ ８ ９ ）
摘要 ： 减 轻 结构质 量对 现代 飞机 具有 极其 重要 的 意 义 ， 进 行 结 构优 化 设 计 可 以更 加 合理 地 确 定 材 料分布， 提 高材料 的利 用率 ， 从 而 满足这 一 目标要 求．目前 ， 结构优 化技 术 已广 泛应 用 于飞机 结构设
计 中， 通过确 定优 化设 计 变量 、 优化 区域 以及 响应 约束 ， 采 用 ＭＳ Ｃ Ｎ ａ ｓ ｔ ｒ ａ ｎ对机 翼 进行 优 化设 计 ， 在
MSC Nastran准确高效和负担得起的有限元分析
MSC Nastran:准确，高效和负担得起的有限元分析
MSC Nastran的是世界上使用最广泛的有限元分析（FEA）求解器。
当涉及到模拟压力，动力，还是现实世界的震动以及复杂的系统时，MSC Nastran仍然是目前世界上最好的和最值得信赖的软件。
今天，有限元求解器是可靠和准确的，足以通过FAA和其他监管机构的认证，所以零件到复杂装配的制造商都选择了有限元求解器。
负责仿真原型制造的工程师和分析师面临着巨大的挑战，他们需要尽可能快的产生结果，从而能够影响决策制定，并且结果要足够准确，从而能够让他们的公司和管理者有信心用仿真取代物理样机。
在当今世界，没有人有时间或预算花费在评价其有限元分析软件的准确性上，所以必须知道它是正确的。
MSC Nastran是建立在由美国国家航空和航天管理局的科学家和研究人员所做的工作基础上的，是值得信赖的设计，并且用在每个行业的关键任务系统。
几乎每一个航天器，飞机，以及在过去40年来设计的车辆都通过使用MSC Nastran进行了分析。
近年来，我们已经将了CAE最优秀的科学家投入到MSC Nastran 中，以扩大其力量和效率，从而确保了它能够在目前持续维持世界最好的，最值得信赖的，最广泛使用的有限元软件的地位。
新的模块化打包让您只得到您需要的部分，这使得您比以往拥有Nastran所花费的费用要少。
Nastran 基础培训 3_有限元模型
第三章NASTRAN 有限元模型知识1 离散化结构的描述有限元模型所需数据包括：* 坐标系* 模型几何(节点坐标)* 有限单元* 载荷* 边界条件* 材料性质A. 坐标系NX_NASTRAN 有默认的直角笛卡尔坐标系，称为基本坐标系，也称缺省坐标系。
NX_NASTRAN 允许用户建立局部坐标系,坐标系类型包括直角、柱面(r,θ,z) 与球面坐标系(r,θ,φ)。
作为一个例子，考虑如图所示的储水罐，这是一个具有半球顶的圆柱面，其轴线是偏离基本坐标系原点的。
对这种情况，建立局部柱面坐标系（γ，θ，z）和球面坐标系（γ，θ，?）来形成模型的几何记录，或检查计算出来的位移结果，显然是十分方便的。
B. 模型几何NX_NASTRAN中，模型几何用结点(Grid) 定义。
结构结点由于加载而移动：结构模型每一结点有六个可能位移（自由度），分别是：三个移动(在X、Y 和Z 方向) 和三个转动(绕X、Y 和Z 轴的转动) 。
C. 有限单元Nastran 中，单元名均以字母C 开头，C 是表示“connection”。
Nastran 中提供了以下单元：■弹簧元（性质如简单拉伸或扭转弹簧）■线单元（性质象杆、棒或梁）杆元：CROD，CONROD直梁元：CBAR，CBEAM曲梁元：CBEND■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■体元（性质象块料或厚板材）■约束元（无限刚硬，称为刚性元）·刚性杆：RROD·刚性梁：RBAR·刚性三角板：RTRPLT·刚性约束元：RBE1，RBE2·均方加权约束元：RBE3·内插约束元：RSPLINED. 载荷(1) NX_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：* 板和体表面上的压力载荷* 重力载荷* 由加速度引起的载荷* 强迫位移* 集中力和力矩* 梁上的分布载荷E. 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) NX_NASTRAN 中，边界条件通过约束适当自由度为零位移来处理。
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图2 箱体的有限元模型网格图
2 . 3 载荷与位移约束 载荷和边界条件:对输入级与输出级的4个轴承孔安
装 处 ，采 用 轴 承 支 撑 约 束 ，对 于 防 止整个箱体翻转的2个 安 装 螺 孔 处 ，施 加 固 定 约 束 ，在 N a stm n中约束其6个方向 的 自 由 度 ，然 后 按 照 正 转 和 反 转 工 况 分 别 对 4个 轴 承 安 装 处 施 加 轴 承 载 荷 ，以 及 斜 齿 啮 合 所 产 生 的 轴 向 力 。
图3 955 N*m转矩整体的应力分 布云图
pa M〇teri<iis(2) pa Pr〇pertiBs(7)
Patran201364-Bit24-Oct-1616:28:43 Fringe:Default,A1:StaticSubcase,Displacements.T
f"FiB，dS<4> 9B M〇teHals(2) Pr〇perties(7) Bfl LBCs(8>
1 地铁齿轮箱结构和整体技术参数 地铁齿轮箱的额定输入转速为1900 r/m in;额定输入
功率为190 kW ;额定输入转矩为955 N t h ,紧急制动加速度 为 10 m/s2;输人旋向为正反转。其整体结构如图1所示 。
表1 箱体和端盖材料性能参数
部件
前箱体 端盖
材料
QT400 40Cr
弹性模量
分 析 ，根 据 其 应 力 应 变 的 分 析 结 果 ，对 照 所 选 用 材 料 ，对 零 件 的 强 度 进 行 预 校 核 ，保 证 产 品 的 安 全 性 能 。
关 键 词 ：M S C .N号: TH 132.46
文献标志码:A
2 .7 三维实体模型和材料
该三维装配体模型基于S olidW orks软 件 绘 制 ，包括上 下 箱 体 ，输入 输 出 的 4个 端 盖 ，在建立装配体的有限元分 析 模 型 时 ，对分析结果影响较小的结构进行了适当的简 化 ，比 如小的圆角、倒 角 和 孔 等 ，并将简化后的实体模型 导人MSC.Nastran软 件 。箱体和端盖材料性能参数见表1。
Abstract：Three-dimensional model of subway gearbox and end cap is established using SolidWorks, and it is imported into
MSC.Nastran. The load and constraint are applied and the finite element analysis is carried out. According to the analysis
results of stress and strain, the strength of the selected material is pre-checked to ensure the safety performance of the
product.
Keywords：MSC.Nastran; load; constraint; finite element analysis
文章编号：1002-2333( 2017 )09-0143-02
Finite Element Analysis of Metro Gearbox Structure Based on MSC.NASTRAN
ZHANG Sheng
(Hangzhou Advanced Gearbox Co., Ltd., Hangzhou 311203, China)
个 节 点 ，308 101个 单 元 ，如图2所 示 。
电 动 机 通 过 联 轴 节 1将 动 力 传 递 到 齿 轮 箱 的 输 人 轴 2 ，通 过 一 级 齿 轮 减 速 ，动力传递到 输 出 轴 7 ，通过输出轴 传递到动车轮对上。
按额定输入转矩955 N *m ，最大输入转矩2800 N -m ， 以及断电时极限输人转矩9800 N t ii三 种 情 况 ，并考虑电 动 机 正 转 和 反 转 两 种 工 况 ，分 别 进 行 分 析 计 算 。 2 有限元模型的前处理
田_U Displacemeritl i llaU Pressure(6)
Patran201364-Bit2&Oct-1608:28:05
3.26-00：
Fringe: Default.A1:StaticnSubcase. Displacements.Translational.Magnitude.(NON-LAYERE@]〇4w-〇〇：
网 址 : 电 邮 ：hrbengineer@ 2017 年 第 9 期
143
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
■■ Fields(4) PB LBCs(8) | Displace
：：|
default_Fringe: Max3.68+001@Nd47C Min 7.18-004 ®Nd46〇e
Groups(6)
Analyses(l)
\
Max 3.26-002 @Nd 39351J
机械工程师
MECHANICAL ENGINEER
基于MSC.NASTRAN的地铁变速箱结构有限元分析
张圣 (杭州前进齿轮箱集团股份有限公司，杭 州 311203 )
摘 要 :利用S o lid W orks建 立 地 铁 变 速 箱 箱 体 和 端 盖 的 三 维 模 型 ，并 将 其 导 入 M SC .N a s tra n ，施 加 载 荷 与 约 束 ，进 行 有 限 元
E/GPa
169 206
泊松比M
屈服强度
oVMPa
0.275 250
0.300 750
最小抗拉
强 度 〇VMPa
400 950
2.2 网 格 划 分
端 盖 的 结 构 较 为 简 单 ，采 用 六 面 体 单 元 网 格 ，箱体 的
结构比 较 复 杂 ，因此采用四面体单元的自由网格，并对应
力集中处，如轴承孔附近箱体进行网格局部加密，共521 033