PCL二次开发案例集锦
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– 手机跌落模拟分析 – 摩托车车架优化分析 – 船体屈曲分析 – 油轮自动建模 –
接口1 接口2
（略）
（略）
……
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
塑 料 容 器 跌 落 分 析
平台：Patran + Dytran 背景： 客户是日本最大的塑料容器制造商，在塑料容器制造和 新产品开发方面有非常丰富的经验和研发实力。以前公司对新产 品模型都要进行上千、万次的物理试验，尤其是耐压、跌落等试 验，以检验产品的力学性能。但物理试验一方面要消耗大量的材 料和人力，一方面周期也比较长。因此，公司引进了MSC的 Dytran分析系统，希望以软件仿真的方式来提高新产品的设计效 率。但公司是制造业厂商，在CAE方面的工程人员极为匮乏。 解决的方法就是，在Patran平台上开发针对于塑料容器跌落分析 的专家化界面，一方面将多年的设计经验集成在软件里，一方面 节省大量的材料费用，更为重要的是可以大大提高产品设计、分 析的效率。
项目实例
塑料容器跌落分析 接插件插拔仿真分析 浮筏冲击动响应分析 船舶板格屈曲分析 汽车外壳剪切分析 船舶节点建模和优化
跌落 插拔
冲击
屈曲 剪切 优化
基于MSC.Patran的CAE二次开发
项目实例（续）
Fluent与Patran接口 Flotherm与Patran接口 StarCD与Patran接口 其他项目
客户化 开发工作
基于MSC.Patran的CAE二次开发
开发的功能
专家化界面 （专家指南型应用界面） 用户模块和Patran的集成
（专有、扩展计算）
成熟产品与Patran的接口 （CAD、CFD、CAE等接口）
行业特定仿真软件 （行业应用的垂直产品）
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
导入模型和 应力结果数据
定义评估区域
板 格 屈 曲 计 算
定义材料、板厚
定义模板 并划分板格
定义边界条件
选择工况 屈曲计算
结果显示 生成报告
基于MSC.Patran的CAE二次开发
板 格 屈 曲 计 算
板格模板
待评估区域
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
平台：Patran + 自有计算模块 背景：对汽车外壳截面，计算剪切中心。通过在Patran平台中读 入CAD模型，按照公司的计算规定，自动划分截面的关键点， 由关键点生成关键链接，再通过这些信息定义出环。最终对环进 行剪切中心的计算。
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
板 格 屈 曲 计 算
平台：Patran + Nastran + 自有计算模块
背景：要求在Patran运行环境中，对指定模型需进行屈曲校 核区域的板格应力计算结果，按照规范所相关规范的定义，进 行板格的屈曲强度校核。先前在VB环境下开发程序，但因为 VB程序没有直接和Nastran的接口，和Patran也没有接口， 无法充分利用模型的element和result信息，只能一个一个板 格地计算，数据的准备也较为烦琐。解决方法是，在Patran 平台上开发专门的界面，实现板格的自动划分，并利用 Nastran的计算结果进行屈曲计算，自动生成相关报告，大大 提高了效率，以前完成一条船的屈曲计算需要1个月左右，现 在只需要几天。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
工作流程
塑 料 容 器 跌 落 分 析
1.建模
2.厚度插值 及映射
3.材质生成
6.接触定义
5.速度定义
4.刚体面 生成
7.液体定义 Retrieve功能
8. Dytran 输入卡片
9. 结果及 图形显示
基于MSC.Patran的CAE二次开发
主菜单
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
集中力定义
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果显示
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果分析（速度、加速度）
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果分析（减震器位移－抗力曲线）
基于MSC.Patran的CAE二次开发
主界面
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
自动建模
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
边界条件
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果分析
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
界面设计
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
定义keypoint、link和loop
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
可视化显示
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
Fluent 与 Patran 接 口
厂商：MSC、Fluent 平台：Patran + Fluent + Nastran 背景：Fluent和Nastran分别是流体和结构计算的强大软件，但 两者没有接口，因此无法完成流固耦合等方面的计算。另外 Fluent的前后处理界面较为烦琐。通过在Patran平台上开发 Fluent的接口，一方面解决了Fluent的前后处理问题，一方面提 供了Fluent和Nastran进行流固耦合计算的接口，即在Patran中 完成Fluent的前处理功能，生成Fluent计算的准备文件，Fluent 在后台读入此文件并完成流体计算，计算结果（如压力和温度分 部）再读入Patran，生成有限元的边界条件，将此模型在送入 Nastran计算结构计算，这样就完成了流固耦合计算的一个循环。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
浮 筏 抗 冲 击 响 应
平台：Patran + Nastran 背景：利用MSC.Patran和MSC.Nastran进行浮筏系统的冲击动 响应分析计算，专业人士已经有了成熟而专业的建模、加载、计 算和分析的工作流程。但即便如此，对他们来说，这也是一项烦 琐而复杂的过程，而且不能直接得到所希望的某些直观图形结果。 利用MSC.Patran的二次开发语言PCL，我们在Patran平台上开 发了一套完整的浮筏冲击动响应分析系统，该系统简化了有限元 建模、单元特性处理、边界/载荷条件加载以及结果后处理等过 程，达到建模、特性、加载界面简洁明确，后处理快速专业，实 现了使浮筏冲击动响应计算方法能为更多的非专业人员熟练操作 的目的。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
模型导入
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
屈曲计算
板 格 屈 曲 计 算
1. 选择工况 2. 板格边平均应力计算
3. 计算临界屈曲应力及弹塑性修正
4. 屈曲强度校核及显示 5. 评估报告生成 （工况、板格信息、应力、λ值等）
基于MSC.Patran的CAE二次开发
板 格 屈 曲 计 算
基于MSC.Patran的CAE二次开发
板 格 屈 曲 计 算
基于MSC.Patran的 CAE二次开发
吴龙周 冷文浩
2005年10月30日
内容提要
开发的意义 开发功能 开发能力 项目实例 总结
基于MSC.Patran的CAE二次开发
二次开发的意义
Patran应用的通用性 Patran是通用的有限元分析前后处理器 工程领域的专业性 专业应用领域需要特定功能和用户界面
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
输出lop文件和剪切中心计算
wk.baidu.com
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
平台：Patran＋Nastran 背景：节点是船舶结构中常用的连接形式，也是船舶强度、疲劳校核计 算中较为关注的部位，在有限元分析计算时考虑到应力集中，一般都需 要对节点区域进行网格细化，以确定节点的最优的布置型式。以往这一 工作都需要人工完成，自动化程度很低，并且工作量很大。 解决方案： 对CCS现有船舶的节点形式的尽可能的归纳整理，找出模型的参数化规 律，通过PCL编程，来实现建模和分析的自动化，并进一步实现优化分 析和设计目的。具体要求达到： 1)在粗网格中完成局部网格的细化并使之和粗网格之间实现匹配和计算 分析； 2)根据需要建立独立的参数化模型，并进行细化有限元分析或者优化。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
典型节点参数化建模及优化分析系统
节点选择
节点定位
单元细划
边界条件
静力计算
结果处理
读取单元板厚 材料定义 搜索细化区域单元 单元分组细化
施加位置
应力云图 集中系数计算
工况
报告
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
厚度插值
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
厚度插值
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
材料定义
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
刚性面定义
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
模型导入
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
模型导入
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
Flotherm 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Retrieve功能
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
接 插 件 模 拟 分 析
平台：Patran + Marc 背景：客户是国家电连接器件生产和研发的重点单位，主要为航 天器、运载器等提供高性能的电连接件。以前单位主要是靠物理 试验来设计新产品，面临着问题是周期长、研发手段落后、主要 依赖于工程人员的经验。在新世纪，单位希望在研发手段上上一 个台阶，引进了MSC的Marc软件。但单位以前是一个传统的制 造和CAD厂家，CAE的工作一时很难开展。解决方法是，在 Patran平台上开发针对于电连接件的力学仿真专家系统，将专家 的设计经验集成在软件中，使CAD工程人员能够很会开展CAE 工作，实实在在地将电连接件的设计和分析工作提升到一个新的 台阶。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
主界面
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
自动建模和有限元
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
连接关系
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
特性定义
浮 筏 抗 冲 击 响 应
开发能力
Patran/PCL：
优秀的开发平台（类C语言、丰富的函数库）
开发组织结构：
CAE工程师、系统分析员、编程人员、测试人员
复合型开发人才：
专业领域与计算机结合
核心技术和方法：
– – –
–
软件工程化方法 PCL核心函数掌握 积累、优化的代码库 集成开发环境配置
基于MSC.Patran的CAE二次开发
接口1 接口2
（略）
（略）
……
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
塑 料 容 器 跌 落 分 析
平台：Patran + Dytran 背景： 客户是日本最大的塑料容器制造商，在塑料容器制造和 新产品开发方面有非常丰富的经验和研发实力。以前公司对新产 品模型都要进行上千、万次的物理试验，尤其是耐压、跌落等试 验，以检验产品的力学性能。但物理试验一方面要消耗大量的材 料和人力，一方面周期也比较长。因此，公司引进了MSC的 Dytran分析系统，希望以软件仿真的方式来提高新产品的设计效 率。但公司是制造业厂商，在CAE方面的工程人员极为匮乏。 解决的方法就是，在Patran平台上开发针对于塑料容器跌落分析 的专家化界面，一方面将多年的设计经验集成在软件里，一方面 节省大量的材料费用，更为重要的是可以大大提高产品设计、分 析的效率。
项目实例
塑料容器跌落分析 接插件插拔仿真分析 浮筏冲击动响应分析 船舶板格屈曲分析 汽车外壳剪切分析 船舶节点建模和优化
跌落 插拔
冲击
屈曲 剪切 优化
基于MSC.Patran的CAE二次开发
项目实例（续）
Fluent与Patran接口 Flotherm与Patran接口 StarCD与Patran接口 其他项目
客户化 开发工作
基于MSC.Patran的CAE二次开发
开发的功能
专家化界面 （专家指南型应用界面） 用户模块和Patran的集成
（专有、扩展计算）
成熟产品与Patran的接口 （CAD、CFD、CAE等接口）
行业特定仿真软件 （行业应用的垂直产品）
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
导入模型和 应力结果数据
定义评估区域
板 格 屈 曲 计 算
定义材料、板厚
定义模板 并划分板格
定义边界条件
选择工况 屈曲计算
结果显示 生成报告
基于MSC.Patran的CAE二次开发
板 格 屈 曲 计 算
板格模板
待评估区域
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
平台：Patran + 自有计算模块 背景：对汽车外壳截面，计算剪切中心。通过在Patran平台中读 入CAD模型，按照公司的计算规定，自动划分截面的关键点， 由关键点生成关键链接，再通过这些信息定义出环。最终对环进 行剪切中心的计算。
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
板 格 屈 曲 计 算
平台：Patran + Nastran + 自有计算模块
背景：要求在Patran运行环境中，对指定模型需进行屈曲校 核区域的板格应力计算结果，按照规范所相关规范的定义，进 行板格的屈曲强度校核。先前在VB环境下开发程序，但因为 VB程序没有直接和Nastran的接口，和Patran也没有接口， 无法充分利用模型的element和result信息，只能一个一个板 格地计算，数据的准备也较为烦琐。解决方法是，在Patran 平台上开发专门的界面，实现板格的自动划分，并利用 Nastran的计算结果进行屈曲计算，自动生成相关报告，大大 提高了效率，以前完成一条船的屈曲计算需要1个月左右，现 在只需要几天。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
工作流程
塑 料 容 器 跌 落 分 析
1.建模
2.厚度插值 及映射
3.材质生成
6.接触定义
5.速度定义
4.刚体面 生成
7.液体定义 Retrieve功能
8. Dytran 输入卡片
9. 结果及 图形显示
基于MSC.Patran的CAE二次开发
主菜单
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
集中力定义
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果显示
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果分析（速度、加速度）
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果分析（减震器位移－抗力曲线）
基于MSC.Patran的CAE二次开发
主界面
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
自动建模
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
边界条件
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
结果分析
接 插 件 模 拟 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
界面设计
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
定义keypoint、link和loop
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
可视化显示
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
Fluent 与 Patran 接 口
厂商：MSC、Fluent 平台：Patran + Fluent + Nastran 背景：Fluent和Nastran分别是流体和结构计算的强大软件，但 两者没有接口，因此无法完成流固耦合等方面的计算。另外 Fluent的前后处理界面较为烦琐。通过在Patran平台上开发 Fluent的接口，一方面解决了Fluent的前后处理问题，一方面提 供了Fluent和Nastran进行流固耦合计算的接口，即在Patran中 完成Fluent的前处理功能，生成Fluent计算的准备文件，Fluent 在后台读入此文件并完成流体计算，计算结果（如压力和温度分 部）再读入Patran，生成有限元的边界条件，将此模型在送入 Nastran计算结构计算，这样就完成了流固耦合计算的一个循环。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
浮 筏 抗 冲 击 响 应
平台：Patran + Nastran 背景：利用MSC.Patran和MSC.Nastran进行浮筏系统的冲击动 响应分析计算，专业人士已经有了成熟而专业的建模、加载、计 算和分析的工作流程。但即便如此，对他们来说，这也是一项烦 琐而复杂的过程，而且不能直接得到所希望的某些直观图形结果。 利用MSC.Patran的二次开发语言PCL，我们在Patran平台上开 发了一套完整的浮筏冲击动响应分析系统，该系统简化了有限元 建模、单元特性处理、边界/载荷条件加载以及结果后处理等过 程，达到建模、特性、加载界面简洁明确，后处理快速专业，实 现了使浮筏冲击动响应计算方法能为更多的非专业人员熟练操作 的目的。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
模型导入
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
屈曲计算
板 格 屈 曲 计 算
1. 选择工况 2. 板格边平均应力计算
3. 计算临界屈曲应力及弹塑性修正
4. 屈曲强度校核及显示 5. 评估报告生成 （工况、板格信息、应力、λ值等）
基于MSC.Patran的CAE二次开发
板 格 屈 曲 计 算
基于MSC.Patran的CAE二次开发
板 格 屈 曲 计 算
基于MSC.Patran的 CAE二次开发
吴龙周 冷文浩
2005年10月30日
内容提要
开发的意义 开发功能 开发能力 项目实例 总结
基于MSC.Patran的CAE二次开发
二次开发的意义
Patran应用的通用性 Patran是通用的有限元分析前后处理器 工程领域的专业性 专业应用领域需要特定功能和用户界面
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
输出lop文件和剪切中心计算
wk.baidu.com
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
汽 车 外 壳 剪 切 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
平台：Patran＋Nastran 背景：节点是船舶结构中常用的连接形式，也是船舶强度、疲劳校核计 算中较为关注的部位，在有限元分析计算时考虑到应力集中，一般都需 要对节点区域进行网格细化，以确定节点的最优的布置型式。以往这一 工作都需要人工完成，自动化程度很低，并且工作量很大。 解决方案： 对CCS现有船舶的节点形式的尽可能的归纳整理，找出模型的参数化规 律，通过PCL编程，来实现建模和分析的自动化，并进一步实现优化分 析和设计目的。具体要求达到： 1)在粗网格中完成局部网格的细化并使之和粗网格之间实现匹配和计算 分析； 2)根据需要建立独立的参数化模型，并进行细化有限元分析或者优化。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
优船 化舶 分节 析点 参 数 化 建 模 和
典型节点参数化建模及优化分析系统
节点选择
节点定位
单元细划
边界条件
静力计算
结果处理
读取单元板厚 材料定义 搜索细化区域单元 单元分组细化
施加位置
应力云图 集中系数计算
工况
报告
基于MSC.Patran的CAE二次开发
基于MSC.Patran的CAE二次开发
厚度插值
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
厚度插值
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
材料定义
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
刚性面定义
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
模型导入
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
模型导入
Fluent 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
Flotherm 与 Patran 接 口
基于MSC.Patran的CAE二次开发
Retrieve功能
塑 料 容 器 跌 落 分 析
基于MSC.Patran的CAE二次开发
简介
接 插 件 模 拟 分 析
平台：Patran + Marc 背景：客户是国家电连接器件生产和研发的重点单位，主要为航 天器、运载器等提供高性能的电连接件。以前单位主要是靠物理 试验来设计新产品，面临着问题是周期长、研发手段落后、主要 依赖于工程人员的经验。在新世纪，单位希望在研发手段上上一 个台阶，引进了MSC的Marc软件。但单位以前是一个传统的制 造和CAD厂家，CAE的工作一时很难开展。解决方法是，在 Patran平台上开发针对于电连接件的力学仿真专家系统，将专家 的设计经验集成在软件中，使CAD工程人员能够很会开展CAE 工作，实实在在地将电连接件的设计和分析工作提升到一个新的 台阶。
基于MSC.Patran的CAE二次开发
主界面
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
自动建模和有限元
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
连接关系
浮 筏 抗 冲 击 响 应
基于MSC.Patran的CAE二次开发
特性定义
浮 筏 抗 冲 击 响 应
开发能力
Patran/PCL：
优秀的开发平台（类C语言、丰富的函数库）
开发组织结构：
CAE工程师、系统分析员、编程人员、测试人员
复合型开发人才：
专业领域与计算机结合
核心技术和方法：
– – –
–
软件工程化方法 PCL核心函数掌握 积累、优化的代码库 集成开发环境配置
基于MSC.Patran的CAE二次开发