MSC patran nastran 分析实例
MSC_PATRAN_NASTRAN问题大全
1、PATRAN安装说明以安装目录为E:\MSC\为例做安装说明1）将光盘PATRAN2001R3放入光驱，双击SETUP，出现安装菜单，共需安装3个部分：PATRAN，NASTRAN，HELP VIEWER；先安装PATRAN，双击PATRAN开始安装。
2）安装PATRAN过程中全用默认设置，当要求输入LICENSE时点击NEXT即可，直到安装完成。
3）双击安装菜单中的NASTRAN ，开始NASTRAN 的安装，其中有MSC NASTRAN 和FLEXLM 7.2h License server两个模块，一次只能安装一个，分两次安装完。
安装完后不要重新启动机器。
4）将光盘根目录下的license.dat 文件复制到硬盘中，将属性中的只读去掉，用记事本打开进行编辑：（1）将第一行中的shi4改为本计算机的计算机名称。
（2）将第二行中的目录改为当前机器中MSC.EXE所在的路径，然后将其放到E:\MSC\FLEXLM\I386\中5）双击启动E:\MSC\FLEXLM\I386\中的LMTOOLS文件出现配置界面，选择SERVICE/LICENSE FILE卡片，选择configuration using services,再选择其下的flexlm license server。
选择configure services卡片，将LMGRD.EXE,LICENSE.DAT,LMGRD.LOG文件的路径改为当前机器中的正确路径，其下面的两个选项USE SERVICES和start server at powerup 都选上，然后点击SAVE SERVICE。
6）右击我的电脑-》属性-》高级-》环境变量-》系统变量-》添加变量，添加的变量名字为：MSC_LICENSE_FILE,变量的值为前面license.dat文件的路径。
7）再次启动E:\MSC\FLEXLM\I386\中的LMTOOLS，选择service/license file 卡片，其下面的选择与第5步中相同，再选start/stop/reread 卡片，点击start server。
MSC.patran,nastran中输出总体刚度阵和质量阵的方法
从NASTRAN中导出质量阵和刚度阵1.将总体刚度阵和总体质量阵输出到.f06文件中COMPILE SEMG $ALTER 'KJJZ.*STIFFNESS' $DIAGON (30) $MATPRN KJJZ // $DIAGOFF (30) $ALTER 'MJJX,.*MASS' $ DIAGON (30) $MATPRN MJJX // $ DIAGOFF (30) $把以上的代码插入到bdf文件中3个$的位置，如下图SOL 101TIME 5diag 8$$ (INSERT DMAP HERE)$CEND然后就可以在f06文件中找到刚度阵kjjz和质量阵mjjx2.将刚度、质量阵输出到外部文件中1）用OUTPUT2 、OUTPUT4将刚度阵和质量阵分别输出到outout2（二进制码）\output4（数据）文件中：assign output2=output2.dat',unit=12,formatted,deleteassign output4='output4.dat',unit=13,formatted,deleteSOL 103$ Direct Text Input for Executive ControlDIAG 8COMPILE SEMG $ALTER 'KJJZ.*STIFFNESS' $ALTER 'MJJX,.*MASS' $OUTPUT2 MJJX,KJJZ, , ///12 $OUTPUT4 MJJX,KJJZ, , ///13/0 $$CEND在output4文件中，数据基本格式为：2）MATPCH KJJZ,MJJX, , // $ 将矩阵中的非零数据输入到*. pch文件中，具体操作如下所示：SOL 103$ Direct Text Input for Executive ControlDIAG 8$COMPILE SEMG $ALTER 'KJJZ.*STIFFNESS' $ALTER 'MJJX,.*MASS' $ MATPCH KJJZ,MJJX, , // $$$CEND其格式如下格式相关参考资料有矩阵[MAT]，利用DAMP语句： MATPCH MAT// $得到如下格式OUTPUT2 、OUTPUT4 和MATPCH可任选3.用NASTRAN自带语句直接得到*.pch文件在NASTRAN中加入下列代码：PARAM,EXTOUT, DMIGPCH得到.PCH文件格式如下：对应矩阵排列NASTRAN 中关于DMIG的介绍（DMIG------------------direct matrixinput at points）定义与网格点相关的直接输入的矩阵，矩阵由一列或多列定义，列输入中无0元素。
patran实例教程10
patran实例教程10随空间和时间变化的载荷课程 10. 随空间和时间变化的载荷目的:, 对模型施加随空间和时间变化的载荷97 PATRAN 301 练习手册—R7.5随空间和时间变化的载荷模型描述:在这个练习中，先产生一个简单的平板模型，然后加载一个依赖于时间和空间的压力载荷。
分析代码: MSC/NASTRAN单元类型: Quad4单元总体边长: 1.0压力载荷:P(x,y,z,t)=100sinr(πX/10)sinr(πy/10)cosr(10t)且 0? X ?10; 0? y ?10 ; 0? t ?230次增量;π=3.14159图 10-1建议的练习步骤:, 产生新数据库并命名为Variable_Loads.db。
, 把容差设置为缺省，分析代码设置为MSC/NASTRAN。
, 按图10-1，产生几何模型和有限元网格。
, 产生与时间相关的载荷工况，并命名my_load_case_1。
98 PATRAN 301 练习手册—R7.5随空间和时间变化的载荷 , 定义一个空间表达式并命名为:Pressure_Spatial: 100*sinr(3.14159*’X/10)*sinr(3.14159*’Y/10)。
, 定义一个时间相关表达式，并命名为Pressure_temporal:cosr(10*’t)。
, 通过XY—Plot功能来校验两个表达式。
, 生成压力载荷并命名为Pressure_1，把它包含在时间相关载荷工况my_load_case_1内。
用时间表达式和空间表达式来定义压力变量，并在全部单元的上表面施加这个压力。
, 关闭压力标号，只显示压力矢量。
, 关闭压力矢量，通过绘制压力载荷等高线来校验指定的压力。
练习过程:1(产生新数据库并命名为Variable_Loads.db。
File/New DatabaseNew Database Name Variable_Loads.dbOK2(把容差设置为缺省，分析代码设置为MSC/NASTRAN。
patran实例教程12
课程 12. 定义材料特性目标:产生一种特性随温度变化的材料。
模型描述:在这个练习中，将产生一些表达式来表示与温度相关的材料特性变量。
将用这些表达式来定义复合材料。
使用在这个练习中所使用的步骤，可以产生任意的MSC/PATRAN材料。
模型如下:有限元网格:总体边界长度=0.5英寸四边形单元QUAD4分析代码: MSC/NASTRAN特性:厚度=0.020英寸二维正交各向异性材料名: mat_orth2d图 12-1表1: 与时间相关的材料特性表。
建议的练习步骤:生成新的数据库，并命名为material.db。
⏹把Tolerance设置为default,Analysis Code设置为MSC/NASTRAN。
⏹生成几何体，并用图12-1的参数划分网格。
⏹对表1所列的每个与时间相关的材料特性生成单独的表达式，用E11、E22、G12、G13、G23、ALPHA11 和ALPHA22 做表达式名称。
⏹生成一个二维正交各向异性材料，并命名mat_orth2d, 并把各材料特性表达式加入到该材料中。
⏹定义一个壳单元的特性，并命名为Prop_1。
用mat_orth2d材料完成它的定义，并施加到模型的所有单元上。
练习过程:1.生成新的数据库，并命名为Material.db。
在New Model Preferences框中，把Tolerance设为default, Analysis Code设为MSC/NASTRAN。
File/New DatabaseNew Database NameNew Model PreferenceTolerance DefaultAnalysis Code:2. 生成几何体，并用图12-1的参数划分网格。
GeometryAction:Object:Method:Vector Coordinate List:单击主框架中的Finite Elements钮,生成有限元模型。
Finite ElementsAction:Object:Type:Global Edge Length:Element Topology:Surface List :模型如下图所示。
基于MSC.Patran／Nastran的喇叭天线机架的模态分析
Ｋｅ ｒ ｓ ｎ ｅ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：ａ ｔ ｎ ａ；ｆａ ｒ ｍｅ；ｍｏ ａ ；ｖ ｂ ａ ｉ ｎ ｄ ｌ ｉ ｒ ｔｏ
１ 引 言
较 大 ， 构 复杂 ， 结 几何 精 度 和相 对位 置 精 度 较 高 。因 此 ， 对 天线 机 架 的设 计 提 出 了如 下 要 求 ： １ （ ）机 架 的设 计 应 保 证 刚 度 、 度 及 稳 定 性 ；２ 机 架 的重 量 应 要 求 轻 ， 强 （） 成 本 低 ；３ 结 构 设 计 合 理 ， 艺 性 良好 ， 于 铸 造 、 接 和 （） 工 便 焊
方 式 产生 数 控 切 削代 码 ，但 这 种 方法 产 生 的程 序 往 往 非
机 架 是 承 受 喇 叭天 线 的基 础 部件 。其 特 点 是 ： 寸 尺
Ｚ－ ９ ８ ００ Ｒ８ ５： ３ ． Ｃ３ ． ．
Ｇ３ ２ ５ ２ ．３ ０Ｒ１． 一 ０Ｃ ６ ． ６；
Ｍ ｏ ａ ｎ ｌ ｓ ｓ ａ ｏ ｔ ｎ ａ ｅ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ＳＣ． ｔ ａ ／ ｓ ｒ ｎ ｄ ｌ Ａ ａ ｙ ｉ ｂ ｕｔＡｎ ｅ ｎａ Ｆｒ ｍ ｓ ｄ ｏ Ｐａ ｒ ｎ Ｎａ ｔ ａ ＹＡＮ ｉ － ｅ Ｊｎ ｇ ｎ （ ｏ ７ ３ Ｉ ｓｉ ｔ ， ｈ ｎ ｈｐ ｕｌ ｉ ｇＩ ｄ ｓｒ ｏ ｐ， ｎ ｚ ｏ ２ ０ １ Ｃ ｉ ａ Ｎ ． ２ ｎ ｔ ｕ ｅ Ｃ ｉａＳ ｉｂ ｉ ｎ ｎ ｕ ｔ Ｃ ｒ ．Ｙａ ｇ ｈ ｕ２ ５ ０ ， ｈ ｎ ） ｔ ｄ ｙ
至造 成天 线 系统 的损坏 。 ２２ 三 维 结构模 型 的建 立 ． 鉴于 几 何 模 型结 构 较 为 复杂 的 特点 ，这里 运 用 三 维
本文 从 保 证 系统 的性 能要 求 ，避免 发 生 结 构谐 振 的 角 度 ，对 某 喇 叭 天 线 机 架 进 行 了数 字 化 建 模 ，并 运 用
NASTRAN结构有限元分析实例学习资料
(求解)
2020/6/10
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步骤8：提交分析
将模型提交 MSC.Nastran 进行线性静力 分析
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Post-processing (后处理)
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步骤9：结果导入
automatically
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步骤10：结果显示-变形图
2020/6/10
选择 此平 面
选择
此直
线
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步骤2 ：输入或建立几何模型— 由Patran直接建模（续）
删除原始平面
2020/6/10
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步骤2 ：输入或建立几何模型— 由Patran直接建模（续）
用新建 的两条 直线对 平面进 行分割
2020/6/10
选择 右侧 平面
选择
此直
线
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步骤2 ：输入或建立几何模型— 由Patran直接建模（续）
由于孔边存 在应力集中 现象，故孔 边单元需要 加密，通过 布置种子来 实现
2020/6/10
设置 种子 个数
选择
此边
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步骤3：划分有限元网格-划分单元
2020/6/10
采用四边形 等参单元
选择此平面
单元平均尺 寸为3
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步骤3：划分有限元网格（续）
2020/6/10
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步骤4：施加边界条件
3
Pre-processing (前处理)
2020/6/10
4
To start, double click
2020/6/10
5
步骤1：创建库函数（DB函数）
Patran与Nastran关联问题的解决方案
关于Patran与Nastran无法连接的解决办法我接触这套软件的时候是在有限元的课上，软件和安装方法都是老师提供给我们的，我们就傻瓜式的按照步骤一步步地进行安装，用法也是老师教，所以我们其实也很幸运，初次学习时没走什么弯路。
后来自己琢磨的时候，才发现一些问题。
比如Patran与Nastran的连接问题。
网上我也找过办法，但是都不管用，经过一晚上的劳动并结合网上的经验，自己终于理清了头绪。
为了免除向我一样的小白们的困恼，下面就开始详细介绍解决办法。
（以上为废话，心急者从这儿开始看）首先打开Patran软件，选择Analysis，点击Translation Parameters，会出现下图：记住中间位置MSC.Nastran Version后的版本号。
如图红框内，我的是“2008”。
关掉Patran。
找到Patran的安装盘，我安装在了D盘在右上角位置输入P3_TRANS。
然后以记事本方式打开该文件。
如下：如上图所示，打开2008版本Nastran的路径基本都是错误的。
当然，不管你的Nastran 版本是多少的，哪怕是2010还是2012，都不用管。
Patran中既然默认的是打开2008版本的，我们就按照它的意思走，只要在上图中的打开路径指向我们所安装的2010版本或者2012版本就行了。
现在开始找我们所安装的Nastran的打开路径。
回到桌面，找到Nastran的图标，右键属性。
如下图：复制目标中的路径信息。
替换P3_TRANS中的指定路径。
如下：其他的都不用更改，保存后关闭即可。
注意：如果仍然不能正常调用的话，请再检查一遍自己的建模是否正确。
如果在Patran中分析后出现这种字样：则说明是自己的文件出了问题。
——由獠牙yjc制作。
isight集成UG、Patran、Nastran实例教程
UG、Patran和Nastran集成教程本教程是一个进行悬臂梁减重分析的例子，iSIGHT-FD V2.5集成的软件是UG NX3.0、MSC.Patran 2005 r2和MSC.Nastran 2005一 UG参数化过程1.打开UG NX 3.0程序，新建一个零件，名称为beam.prt，然后点击菜单“应用-建模”，右键选择“视图方向-俯视图”；2.点击草图按钮，进入草绘界面，然后点击直线按钮，绘制如下图所示的工字形截面；3.使用”自动判断的尺寸”按钮标注如下所示线段的尺寸；4.按照同样方法标注其它尺寸，最终结果如下图所示：5.点击左侧的“约束”按钮，然后选择下图所示的最上面的两条竖直线段，最后点击约束工具栏上的等式约束，给这两条线段施加一个等式约束;6.给这两条线段施加等式约束后，点击左侧的“显示所有约束”按钮，会在两条线段上出现两个“=”，标明等式约束已成功施加上，如下图所示；7.接下来，为最下面的两条竖直线段施加等式约束，如下图所示；8.为左侧的两条Flange线段施加等式约束，如下图所示；9.为右侧的两条Flange线段施加等式约束，如下图所示；10.点击左上角的“完成草图”按钮，退出草绘状态。
11.选择菜单“工具-表达式”，弹出表达式编辑窗口，在下方名称后的文本框中输入Length，在公式后的文本框中输入200，点击后面的√，即可将该参数加入中部的大文本框中，然后点击确定；12.点击左侧的拉伸按钮，选择工字形草图，然后在弹出的输入拉伸长度的框中将数值改为上一步创建的参数名称Length，最后点击拉伸对话框中的√，接受所作的更改；13.现在需要将UG零件的表达式文件输出，再次选择菜单“工具-表达式”，弹出表达式编辑窗口，点击右上角的“导出表达式到文件”按钮，然后在弹出的对话框中输入表达式文件名称，如beam.exp，点击OK保存。
14.最后将UG零件保存。
二 UG零件Parasolid格式文件beam.x_t的输出1.UG零件的更新及Parasolid格式文件beam.x_t的输出需要用到提供的VC编的程序ugUpdate.exe；2.新建一个文本文档，在该文档中输入以下内容：“ugUpdate.exe beam.prt beam.exp <本地机当前工作路径>\beam.x_t”然后将该文档保存为后缀名是*.bat的批处理文件，如UG_Parasolid.bat，该批处理文件的作用是执行ugUpdate.exe程序，读取beam.prt零件和beam.exp表达式文件，然后在当前路径生成名称为beam.x_t的Parasolid格式的文件；3.双击运行UG_Parasolid.bat，即可在当前工作路径生成beam.x_t文件。
第三章 MSC.NASTRAN 和 MSC.PATRAN基础
包含有限元模型数据的文件是
Patran 数据库文件 Nastran 输入文件
Nastran的输入文件在许多方面都很有用 :
可使用任何文件编辑器查看与编辑
可以包含文档模型注解 允许用户添加Patran不支持的输入卡
在模型调试时很有用
NAS120, Section 3, January 2005 Copyright 2005 MSC.Software Corporation
S3-3
UNIX GUI
NAS120, Section 3, January 2005 Copyright 2005 MSC.Software Corporation
S3-4
主菜单
菜单栏
应用按钮 工具栏
状态图标 静态的绿色的表示Patran等待用 户输入 旋转的蓝色的表示Patran正在执 行一个可以使用abort图标立即停 止的程序 旋转的红色的表示Patran正在执 行一个不能被打断的程序
NAS120, Section 3, January 2005 Copyright 2005 MSC.Software Corporation
S3-2
WINDOWS GUI
NAS120, Section 3, January 2005 Copyright 2005 MSC.Software Corporation
E = 30x106 psi
n = 0.3
A = 4.0 in2
J = 1.27 in4
NAS120, Section 3, December 2004 Copyright 2004 MSC.Software Corporation
S3-25
nastran 操作实例
“机械工程有限元分析基础”本科生课程有限元分析软件MSC.NASTRAN2005r2ed操作指南南京航空航天大学机电学院设计工程系陈剑张保强郭勤涛2007年11月有限元结构静力与动态分析详细步骤南京航空航天大学机电学院设计工程系陈剑张保强郭勤涛一、分析目的有限元分析(FEA)是对物理现象（几何及载荷工况）的模拟，是对真实情况的数值近似。
通过划分单元，求解有限个数值来近似模拟真实环境的无限个未知量。
借助有限元分析软件进行结构静力与结构动力分析可以节省大量的时间。
通过本分析可以熟悉有限元软件patran与nastran的使用。
二、分析内容1、使用nastran进行一个悬臂梁的静力分析和动力分析2、使用nastran进行直齿圆柱齿轮的静力分析三、使用软件简单介绍MSC.Patran作为一个优秀的前后之处理器，具有高度的集成能力和良好的适用性：自动有限元建模: MSC.Patran的新产品中不断增加了很多更灵活更方便的智能化工具, 同时提供了自动网格及工业界最先进的映射网格划分功能, 使用户快速完成他们想做的工作。
同时也提供手动和其它有限元建模方法，一满足不同的需求。
分析的集成：MSC.Patran提供了众多的软件接口，将世界上大部分著名的不同类型分析软件和技术集于一体，为用户提供一个公共的环境。
这样可以使用户不必担心不同软件之间的兼容问题，在其它软件中建立的模型，在MSC.Patran 中仍然可以正常使用，非常灵活。
用户也能够根据多种类型的仿真结果对产品的整体设计给出正确的判断, 进行相应的改进，这就大大的提高了工作效率。
用户可自主开发新的功能：用户可将MSC.Patran作为自己的前后置处理器, 并利用其强大的PCL（Patran Command Language ）语言和编程函数库把自行开发的应用程序和功能及针对特殊要求开发的内容直接嵌入MSC.Patran的框架系统, 或单独使用或与其它系统联合使用。
基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析
基于Patran和MSC Nastran的压电智能桁架结构振动模态分析作者：陈文英张兵志来源：《计算机辅助工程》2013年第03期摘要：用Patran和MSC Nastran分析压电智能桁架结构振动模态，验证基于有限元法建立的智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.结果表明：采用Patran和MSC Nastran 针对2种典型压电智能桁架结构开展振动模态分析的结果，与采用基于有限元法建立的数学模型计算得到的模态频率及实验测试模态频率近似相等，验证基于有限元法模型的正确性和有效性，为开展主动振动控制器的设计提供模型和技术支持.关键词：智能桁架结构；振动模态；有限元法中图分类号：TB535文献标志码：B0引言航空、航天技术的飞速发展，对空间结构系统的性能提出新的要求[1].智能桁架结构是利用功能材料（如压电陶瓷等）制成的集传感元件和作动元件于一体的主动构件，并将主动构件配置于桁架结构的若干关键部位而形成的，不仅具有传感和控制功能，还能承受结构载荷.[2-3]由于采用压电陶瓷材料制造的智能主动构件体积小、重量轻、结构紧凑、精度高且具有自适应能力等特点，在航空航天领域的大型桁架结构中广泛应用.智能桁架结构在具有上述优点的同时，还具有结构复杂、柔性大、阻尼小、低频模态密集、模态耦合程度高以及其他多种不确定性和耦合等特点，难于建立精确的动力学模型，给振动主动控制带来很大的挑战.[4-6]因此，如何建立精确的能反映智能桁架结构动力学特性的数学模型是开展振动主动控制器设计的首要问题.针对北京航空航天大学的两种典型智能桁架结构，基于有限元法，建立压电智能桁架结构的机电耦合有限元方程；针对上述两种典型智能桁架结构采用Patran和MSC Nastran软件进行有限元分析计算；将基于Patran和MSC Nastran软件的模态分析计算结果、模态测试实验结果与基于有限元法建立的动力学模型计算结果进行对比分析，验证基于有限元法建立的压电智能桁架结构机电耦合动力学模型的正确性和有效性.1基于有限元法建立智能桁架结构的振动模态计算方程基于有限元法，考虑压电主动杆的机电耦合特性，建立智能桁架结构的运动方程[7-8]mu··（t）+cu·（t）+ku（t）=Fe（t）+BFc （t）（1）式中：m为质量矩阵；c为阻尼矩阵；k为刚度矩阵；Fe（t）为外部结点力矢量；Fc（t）为m×1的控制力矢量，m为主动杆的数目；B为主动杆的方向余弦矩阵.假定系统具有比例阻尼，没有外部作用力.采用模态展开u（t）=φq（t），其运动方程可表示为q··+Dq·+Ωq=φTBFc （2）式中：D=diag[2ξjwj]；Ω=diag[w2j]，j=1，2，…，n；φ=[φ1φ2…φn]；wj和ξj分别为第j阶固有频率和模态阻尼.2基于Patran和MSC Nastran的智能桁架结构振动模态分析2.1应用实例选用北京航空航天大学根据大型空间结构设计的四棱柱和三棱柱智能桁架结构为研究对象，见图1.四棱柱智能桁架结构结构根部立杆位置配置4个压电主动杆（1-5，2-6，3-7和4-8），三棱柱智能桁架结构根部立杆位置配置3个压电主动杆（1-4，2-5和3-6）.两种空间桁架结构均由铜制杆件和钢制连接件组成，同一高度的水平杆分别组成正方形（四棱柱智能桁架）和等边三角形（三棱柱智能桁架）.其中四棱柱桁架的各跨结构外轮廓为正方体，由立杆、水平杆和斜杆构成.立杆和水平杆长度相等，相对底平面上斜杆的方向不同，同一平面斜杆与直杆之间的夹角为45°；三棱柱智能桁架各跨结构外轮廓为三棱柱形状，与四棱柱桁架一样，由立杆、水平杆和斜杆构成，立杆和水平杆长度相等，每个侧面也有一根斜杆.相邻各跨同平面上的斜杆方向不同，同一平面斜杆与直杆之间的夹角为45°.在桁架杆件设计中，考虑到大柔度、低阻尼的要求以及装配的简易性，主杆设计为空心细杆，两端采用螺杆通过多面体接头进行连接，四棱柱智能桁架采用M5的螺杆，三棱柱智能桁架采用M3的螺杆.两个桁架结构基本参数见表1.2.2基于Patran和MSC Nastran软件的智能桁架结构振动模态分析为验证上述有限元建模方法的正确性，编写智能桁架结构有限元计算程序，分别对两种智能桁架结构进行有限元分析计算，并与北航实验测试的模态频率进行对比.四棱柱、三棱柱桁架结构有限元建模的节点编号见图1.表 1桁架结构基本参数表桁架结构结构尺寸/mm杆外径/mm杆内径/mm螺杆主杆数节点数跨数四棱柱320×320×320106M583286三棱柱260×260×26064M31023611在智能桁架结构的有限元计算中，结构中的所有杆件，包括主动杆和普通杆，均以等截面杆单元模拟，连接接头以节点质量代替.四棱柱智能桁架结构的有限元模型包括83个杆单元，28个节点，底部四个节点的自由度全部固定，以模拟悬臂的边界条件，整个模型共有72个自由度.各桁架结构杆单元的弹性模量为1.08×1011 N/m2，质量密度为8 940 kg/m3，各节点附有0.78 kg的集中质量.考虑到桁架结构中杆件的两端是通过两个螺杆与桁架中两连接件连接的，由轴向拉压刚度等效条件，得到简化后的普通直杆、普通斜杆和主动杆单元的等效截面积分别为3.257×10-5 m2，3.117×10-5 m2和1.45×10-5 m2.三棱柱桁架为顶部带配重的11层塔式复合桁架结构，包括102个杆单元（底部3个立杆为压电主动杆，压电堆尺寸为12×120 mm），36个节点.为模拟悬臂的边界条件，底部三个节点的所有自由度全部固定，模型共有99个自由度.各桁架结构杆单元的弹性模量为1.08×1011 N/m2，质量密度为8 940 kg/m3，各节点附有0.135 kg的集中质量，顶部配重为1.435 kg，简化后的普通直杆、普通斜杆和主动杆单元的等效截面积分别为1.516×10-5 m2和1.527×10-5 m2和6.337×10-5 m2.四棱柱智能桁架结构计算与实验模态频率对照见表2.三棱柱智能桁架结构计算与实验模态频率对照见表3.四棱柱智能桁架结构的前6阶模态振型见图2.三棱柱智能桁架结构的前6阶模态振型见图3.由表2和3可以看出，四棱柱智能桁架结构和三棱柱智能桁架结构前6阶模态频率计算值与实验值吻合很好，误差在5%之内，说明建立的智能桁架结构机电耦合有限元模型正确，能够真实地反映智能桁架结构的动力学特性.从四棱柱智能桁架结构和三棱柱智能桁架结构的固有频率分布上看，第1阶和第2阶模态及第4阶和第6阶模态是两两密频模态，分别代表一弯和二弯振型，第3阶模态是绕z轴的扭转模态.3结束语采用大型商业化结构分析软件Patran和MSC Nastran，对北京航空航天大学的四棱柱和三棱柱压电智能桁架进行模态分析计算，计算结果与基于有限元法建立的压电智能桁架结构机电耦合动力学模型的计算模态频率近似相等，与实验测试模态频率吻合，有效验证基于有限元法建立的压电智能桁架结构动力学模型的正确性和有效性，为进一步振动控制器的设计提供模型和技术支持.参考文献：[1]黄文虎，王心清. 航天柔性结构振动控制的若干新进展[J]. 力学进展， 1997， 27（1）： 5-18.[2]张景绘. 一体化振动控制：若干理论、技术问题引论[M]. 北京：科学出版社， 2005.[3]罗晓平，黄海. 自适应结构控制及其空间应用[J]. 航天控制， 2005， 23（2）： 47-53.[4]赵国伟，黄海，夏人伟. 柔性自适应桁架及其振动最优控制实验[J]. 北京航空航天大学学报， 2005， 31（4）： 434-438.[5]陈文英，阎绍泽，褚福磊. 免疫遗传算法在智能桁架结构振动主动控制系统优化设计中的应用[J]. 机械工程学报， 2008， 44： 196-200.[6]陈文英，褚福磊，阎绍泽. 智能桁架结构自适应模糊主动振动控制[J]. 清华大学学报：自然科学版， 2008， 48（5）： 816-819.[7]陈文英，阎绍泽，褚福磊. 免疫遗传算法在智能桁架结构振动主动控制系统优化设计中的应用[J]. 机械工程学报， 2008， 44（2）： 196-200.[8]CHEN Wenying， CHU Fulei， YAN Shaoze， et al. An interval parameter perturbation method for predicting the natural frequency bounds of intelligent truss structures with uncertain-but-bounded parameters[J]. Key Engineering Materials， 2007， 347： 569-574.（编辑武晓英）。
nastran模态分析理论及实例
模态计算结果
● .f06文件显示的频率结果
特征值
圆频率 (弧度/秒)
周期频率 (Hz)
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Patran模态分析设置
设置正则模态分析
27
Patran模态分析设置(2)
点击求解类型并 选择正则模态分 析 点击求解参数 Wt.Generator的 节点ID。这里将 计算这个节点的 质量属性。输入0 选择基础坐标系 的原点
– 默认情况下，WTMASS=1.0
● 例子
– MAT1卡片上使用重量密度N/m3，则需要 设置PARAM,WTMASS,0.102
– 转换因子WTMASS=1/g (= 1/9.8=0.102 m/sec2)
21
WTMASS 参数示例
● 例如, 在美国常用inch-pound-second单位体系中建立一个钢结 构模型。 从手册中得到的密度为:
1 23 4 5
6
7
8
9 10
EIGRL SID V1 V2 ND MSGLVL MAXSET SHFSCL NORM
EIGRL 1 0.1 3.2 10
字域 SID V1, V2
ND
内容 兰索斯标识号(唯一 整数> 0) 设定模态分析时的频率范围 或屈曲分析时的特征值范围实数或空白，V1<V2）。 所需特征值数量 (整数 > 0 或者空白)
4
5
质量矩阵（续）
● 耦合质量与集中质量对比
– 耦合质量通常情况比集中质量更加准确。 – 集中质量在动力学计算更加迅速。
● 对模型单元，用户选择耦合质量方法:
– PARAM,COUPMASS,1 选择耦合质量，针对所有的 BAR, ROD, 和 PLATE 单 元，这些包含弯曲刚度。
8.4 MSC.PATRANNASTRAN有限分析程序系统简介
几何模型可直接在PATRAN中建立，也可直接从CAD软件中读入，或先从CAD软件中读入，再在PATRAN中进行编辑修改．
(2)选择分析程序
MSC．PATRAN支持多种不同种类的分析程序，包括MSC．NASTRAN、MSC．DATRAN、MSC．MARC、MSC．ADVANCED-FEA、ANSYS、ABAQUS和DYNA3D等．这些分析程序都有其各自的特点，因此在创建分析模型前，一定要先设定分析程序．
对计算结果进行可视化显示，提供计算结果的云纹图、等值线、曲线图或矢量图等，并可以动画显示．
8.4-3 MSC．PATRAN/NASTRAN应用实例
MSC.PATRAN软件的用户界面如图8—6所示．同时，作为示例也绘出了用其生成的某大型加筋壳体结构的有限元几何模型和网格图，在这个网格中，共有24000多个四结点壳单元和空间梁单元，15000多个结点．在MSC．PATRAN中针对模型进一步完成了创建材料、赋予单元材料特性、施加约束和载荷条件等项步骤，然后调用MSC.NASTRAN程序对该结构进行线性静力和模态分析，并对计算结果进行后处理．图8—7给出了计算结果应力分布的云纹图．
MSC.NASTRAN主要功能如下：
(1)静力分析除通常的线性静力分析外，还具有惯性释放的静力问题和一?系列具有非线性属性的静力问题的分析功能．
(2)屈曲分析线性和非线性屈曲分析，主要有：线弹性失稳分析、弹塑性失稳分析、几何非线性失稳分析、非线性屈曲分析.
(3)动力学分析结构动力学分析是MSC．NASTRAN的主要强项之一．其主要分析功能如：固有模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析、(噪)声学分析、随机响应分析、冲击谱分析等．
MSCPatranamp;Nastran入门讲座
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总结五：数据输入（二）
对象标号列表的格式： ➢ 多个对象标号之间用空格或逗号分隔； ➢ 有规律的对象标号用<起始标号>:<终止标号>[:步长]。 例如element 1,3 4:10:2代表标号为1,3,4,6,8,10的单元。 坐标、向量的输入格式： ➢ 坐标用方括号对（[]）标识，各分量之间用空格或逗号或左斜线分隔； ➢ 向量用尖括号对（<>）标识，各分量之间用空格或逗号或左斜线分隔。 例如[100 200 300]，<1,0,0>。 选择菜单的使用 选择菜单（select menu）一般和矩形框选方法配合使用，通过选取选择菜单上的对象类型， 可以对选择集内的对象进行过滤，只有指定类型的对象才能被选中。 随着操作类型的不同，选择菜单的选项会发生变化。
➢ 采用国际单位制：
长度：m 质量：Kg 时间：s 密度：Kg/m3 力：N（Kg.m/s2） 力矩：N.m 压强/应力：Pa（N/m2）
➢ 适合船体结构建模的单位制：
长度：mm 质量：t 时间：s 密度：t/mm3 力：N（t.mm/s2） 力矩：N.mm 压强/应力：MPa（N/mm2）
钢材材料属性
MSC.Patran拥有强大的模型导入功能，可以导入从CATIA、I-DEAS、Pro/E、 Rhino和UG等通 用三维造型软件中抽取的模型，还可以读入IGES（NAPA）等格式文件中的模型信息。
MSC.Nasran能够完成以下结构分析类型： ➢ 线性静态分析（Linear Static Analysis ） ➢ 非线性静态分析（Nonlinear Static Analysis ） ➢ 正则模态分析（Normal Mode Analysis ） ➢ 屈曲分析（Buckling Analysis ） ➢ 复特征值分析（Complex Eigenvalue Analysis ） ➢ 频率响应分析（Frequency Response Analysis ） ➢ 瞬态响应分析（Transient Response Analysis ） ➢ 非线性瞬态分析（Nonlinear Transient Analysis ） ➢ 隐式非线性分析（Implicit Nonlinear Analysis） ➢ 热分析（Thermal Analysis）
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.Patran & Nastran入门讲座
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总结一：Patran/Nastran结构分析流程
*.db *.ses.** *.bdf *.db.jou *.op2/*.xdb *.f06 *.f04 *.BDALL *.MASTER
前处理（Patran）
几何建模 （Geometry） 划分网格 （Elements） 施加载荷及边界 条件（Loads/BCs） 创建材料 （Material） 单元赋属性 （Properties） 创建载况（Load Case）
选择菜单的使用 选择菜单（select menu）一般和矩形框选方法配合使用，通过选取选择菜单上的对象类型， 可以对选择集内的对象进行过滤，只有指定类型的对象才能被选中。 随着操作类型的不同，选择菜单的选项会发生变化。
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组（Group）的操作：用途及与AutoCAD图层之比较
组是合理组织模型、高效操作视图的有效工具。 简单模型无需分组，将所有对象放在默认组（Default group）中即可；而对于复杂模型， 则必须分组，且在开始建模之前就必须谋划好如何组织模型，从而决定需要建几个组、每 个组包含哪些对象。 Patran中的组在某些方面与AutoCAD中的图层（Layer）非常相似，比如： 图层有当前图层和非当前图层之分；而组也有当前组和非当前组的区别。 在AutoCAD中，新建对象自动分布在当前图层中；而在Patran中，新建对象自动包含进 当前组中。 在AutoCAD中，对象可以在图层之间移动，从而方便修改对象的各种属性；而在Patran 中，对象也可以从一个组移动/复制到另一个组。 在AutoCAD中，从属于同一个图层的对象具有相同的属性（如线型、线宽、颜色等）； 而在Patran中可以为各个组的各种对象（如各种几何体和单元）分别指定显示效果。 当然，Patran中的组和AutoCAD中的图层还是有区别的，主要表现在： 在AutoCAD中，包含对象的图层是不能被删除的；而在Patran中，可以随意删除不是当 前组的组（无论组中是否包含对象），且默认情况下组所包含的对象并不会被删除。 在AutoCAD中，同一对象只能属于一个图层；而在Patran中，同一对象可以从属于多个 组。
MSC.Patran、MSC.Nastran、MSC.Dytran软件应用于桥梁动力响应的实时模拟
-0.3
-150
-0.5
时间(ms)
图3-7
（2）各参数与土体刚度系数的关系 动刚度系数定义：
图三
K d1
=
Pmax Sp
式中 Pmax--应力峰值 Sp—应力峰值时刻对应的位移
通过对硬件参数间的不同组合，提交计算分析，动刚度系数与各参数间的关系见表一。
表一
参
数 承载板 直 径D
动荷载峰值Pmax
影响 程度
1995.11
[9] Users Manual MSC.DYTRAN Version 4.7 ,MSC SOFTWARE Corporation,1999,9 [10] MSC/DYTRAN Example Problem Manual Version 3.0 ,The MacNeal-Schwendler
图四图五Βιβλιοθήκη 根据数据文件可以算出每组组合参数下对土体的影响深度。
4 仪器参数选择原则 • 仪器总体要求便携，这就要求锤和荷载板重量不能太大。 • 为了能真实反映土的性质，荷载冲击土体的展宽时间应尽可能地长些，以适应土的低频响
应特性，这就要求弹簧的刚度系数不能过大。 • 仪器作用土体的影响深度应与K30对土体影响深度相当，以便落锤测试的动刚度kd值与K30值
600
Kd = 0.5682K30 + 99.554 500 相关系数 R = 0.9147
400
300
200
100
0 0 100 200 300 400 500 600
K30(MPa/m)
图六
图七
通过现场测试，其展宽时间（Tz）、最大应力Pmax与计算中的基本吻合。图六、图七为
现场测试Kd与基床系数K30之间的关系，试验表明两者之间具有良好的线性相关性。
学习patran和nastran的100个问题总结
学习patran和nastran的100个问题总结竭诚为您提供优质文档/双击可除学习patran和nastran的100个问题总结篇一：patran20XX连接nAsTRAn问题一开始安装好patran20XX（x64）和nastran20XX后，修改p3_TRAns.InI配置好nastran20XX的路径，发现在patran中仍提交不了，很是郁闷。
后来打开Analysis—Translationparameters一看，原来它默认的是nastran20XX的求解器，怪不得，修改成20XX 后成功运行了。
为了避免每次都要修改这个参数，干脆把p3_TRAns.InI 的nastran20XX选项也设置成nastran20XX的求解器吧。
希望我的这个小小的发现对新手们有些帮助吧。
Alocalcommand20XX=c:\msc.software\msc_nastran\20XX1 \bin\nast20XX1.exeAcommand20XX=c:\msc.software\msc_nastran\20XX1\bin\ nast20XX1.exe篇二：patran&nastran使用经验积累大部分东西在nastran、patran的帮助中都有介绍。
一、总1、nastran会生成许多文件，如*.dball（包含数据库运行的永久性数据）/*.f04（包括数据库文件信息和模块执行摘要）/*.f06（包含msc.nAsTRAn的分析结果）/*.log（包含系统信息和系统错误信息）/*.master （数据库运行总辞典）/*.op2（msc.nAsTRAn分析结果，为二进制文件）??。
如果数据库操作是设计好的，则中*.dbal/*.master可在运行后手动清除，也可通过附加执行语句scR=Yes来实现。
2、nastran的输入文件包括几个部分，按先后顺序依次是：nastran语句（可选的）、文件管理段（可选的）、执行控制段（必须的，以限定符“cenD”结束）、情况控制段（必须的）、模型数据段（必须的，以限定符“begInebuLK”开始，以限定符“enDDATA”结束）。
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9.0
Case Study: Scuba Tank
Model Simplification Methods ………………………………………… ………………………………………… 9-6 Importing Geometry ………………………………………………………………………………………………. 9-11 Viewports ………………………………………………………………………………………………………….. 9-51 Mesh Density Control ……………………………………………………………………………………………. 9-64 Axisymmetric Elements ………………………………………………………………………………………….. 9-86
MSC.Software Corporation
2 MacArthur Place Santa Ana, CA 92707, USA Tel: (714) 540-8900 Fax: (714) 784-4056 Web:
Tokyo, Japan Tel: 81-3-6911-1200 Fax: 81-3-6911-1201
4.0
Case Study: Stadium Arched Roof Truss
MSC.Nastran Element Library ………… ………………………………………………………………………... 4-5 The CROD Element ………………………………………………………………………………………………. 4-19 Post Processing CROD Results ………………………………………………………………………………… 4-48
TABLE OF CONTENTS
Section 1.0 Overview
Course Objectives ……………………………………………………………………………………………….. 1-3 What is MSC.Nastran? …………………………………………………………………………………………….1-4 What is MSC.Patran? …………………………………………………………………………………………….. 1-7 Case Study: Landing Gear Strut ………………………………………………………………………………… 1-10 Training and Support ………………………………………………………………………………………-800-732-7284 Fax: (714) 979-2990
Munich, Germany Tel: (+49)-89-43 19 87 0 Fax: (+49)-89-43 61 716
使用 MSC.Nastran 和 MSC.Patran进行 进行 线性静力和正则模态及屈曲分析
TABLE OF CONTENTS
Section 6.0 Case Study: Traffic Signal Pole
Material Properties …………………… …………………………………………………………………………...6-19 The CBEAM Element ………………………………………………………………………………………………6-30 Fields ……………………………………………………………………………………………………………….. 6-50 Post Processing CBEAM Results ……………………………………………………………………………….. 6-76
3.0
Basics of MSC.Nastran and MSC.Patran
Patran GUI …………………………………………………………………………………………………………..3-3 Patran-Nastran Workflow and Files ………………………………………………………………………………3-19 The Nastran Input File ……………………………………………………………………………………………. 3-22
TABLE OF CONTENTS
Section 10.0 Case Study: Car Design
Group and Lists …………………………………… ……………………………………………………………… 10-6 0-D Elements ………………………………………………………………………………………………………. 10-50 Rigid Body Elements ……………………………………………………………………………………………… 10-90
8.0
Case Study: Intercooler Structure
Solid Geometry ……………………………………………………………………………………………………..8-9 The CHEXA Element ………………………………………………………………………………………………8-14 Post Processing Solid Element Results ………………………………………………………………………… 8-34 Solid Elements …………………………………………………………………………………………………….. 8-68
5.0
Case Study: Space Station Truss
Introduction to Geometry ………………… ……………………………………………………………………… 5-3 Coordinate Systems ………………………………………………………………………………………………. 5-33 Grid Points …………………………………………………………………………………………………………. 5-45 The CBAR Element ………………………………………………………………………………………………. 5-64 Multiple Subcases ………………………………………………………………………………………………… 5-135 Post Processing CBAR Results …………………………………………………………………………………. 5-142
Page
2.0
Introduction to the Finite Element Method
Engineering Methods ……………………………………………………………………………………………... 2-3 What is the Finite Element Method ……………………………………………………………………………… 2-7 Key Concepts in FEM …………………………………………………………………………………………….. 2-22 FEM References ………………………………………………………………………………………………….. 2-48
Page
7.0
Case Study: Aircraft Wing Rib
Meshing … …………………………………………………………………………………………………………. 7-18 2-D Elements ………………………………………………………………………………………………………. 7-28 Single Point Constraints ………………………………………………………………………………………….. 7-54 Loads ……………………………………………………………………………………………………………….. 7-61 Element Distortion ………………………………………………………………………………………………… 7-119
NAS120 Course Notes
January 2005
Part Number: NA*V2005*Z*Z*Z*SM-NAS120-NT1
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