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第1章　MD Nastran简介1

1.1　MSC.Software公司与Nastran1

1.1.1　MSC.Software公司概况1

1.1.2　Nastran历史2

1.2　MD Nastran的分析功能4

1.3　MD Nastran程序的组织框架7

1.4　MD Nastran的输入文件7

1.4.1　文件管理段8

1.4.2　问题定义段8

1.5　MSC Patran与MD Patran8

第2章　线性静力分析10

2.1　概述10

2.1.1　线性静力分析的基本假设10

2.1.2　弹性力学问题的基本方程10

2.1.3　线弹性力学的有限元方法12

2.1.4　MD Nastran线性静力分析过程13

2.2　梁杆结构分析13

2.2.1　一维线弹性杆单元ROD13

2.2.2　等截面弯曲梁单元BAR14

2.2.3　变截面弯曲梁单元BEAM19

2.2.4　曲线梁单元BEND21

2.3　板壳结构分析23

2.3.1　剪力板单元SHEAR PANEL23

2.3.2　壳体单元SHELL24

2.3.3　曲壳单元27

2.4　实体结构分析28

2.4.1　三维实体单元的定义28

2.4.2　三维实体单元的属性29

2.4.3　单元坐标系30

2.4.4　应力和应变计算31

2.5　线性静力分析实例31

第3章　线性动力分析43

3.1 概述43

3.1.1 基本概念43

3.1.2　MD Nastran动力分析类型44

3.1.3　MD Nastran动力分析过程44

3.2　运动方程45

3.2.1　运动方程简介45

3.2.2　运动方程求解46

3.2.3　质量48

3.2.4　阻尼49

3.3　特征值分析51

3.3.1　实特征值分析51

3.3.2　实特征值计算方法52

3.3.3　实特征值分析控制卡片53

3.3.4　实特征值分析实例54

3.3.5　复特征值分析60

3.4　频率响应分析61

3.4.1　直接频率响应分析61

3.4.2　模态频率响应分析62

3.4.3　直接法与模态法的比较64

3.4.4　频率响应分析实例64

3.5　瞬态响应分析73

3.5.1　直接瞬态响应分析73

3.5.2　模态瞬态响应分析75

3.5.3　直接法与模态法比较77

3.5.4　求解的积分时间步78

3.5.5　瞬态响应分析实例78

3.6　响应谱分析86

3.6.1　响应谱分析概述86

3.6.2　响应谱分析实例87

3.7　随机振动分析96

3.7.1　随机振动分析概述96

3.7.2　随机振动分析实例96

第4章 高级非线性分析102

4.1 概述102

4.1.1　非线性问题102

4.1.2　非线性问题的一般求解方法103

4.1.3　非线性分析的控制卡片104

4.1.4　SOL 400模块的分析功能105

4.2　材料非线性分析106

4.2.1　弹性材料行为106

4.2.2　弹塑性材料行为107

4.2.3　材料非线性分析实例111

4.3　屈曲分析119

4.3.1　屈曲分析分类119

4.3.2　屈曲分析实例121

4.4　非线性静动力分析实例135

4.4.1 问题描述135

4.4.2　分析过程136

第5章　隐式非线性分析146

5.1　概述146

5.1.1　SOL 600模块的分析功能146

5.1.2　SOL 600模块的求解流程147

5.2　接触147

5.2.1　接触问题的描述方法147

5.2.2　接触算法的基本流程148

5.2.3　接触体的定义148

5.2.4　刚体运动描述151

5.2.5　接触探测152

5.2.6　模拟摩擦154

5.2.7　模拟分离156

5.3　接触分析实例156

5.3.1　二维接触分析实例156

5.3.2　三维接触分析实例168

5.4　橡胶材料特性的分析176

5.4.1　概述176

5.4.2　弹性体的宏观行为177

5.4.3　Mooney材料178

5.4.4　Rivilin表达式179

5.4.5　Ogden模型180

5.4.6　MD Nastran模拟橡胶材料181

5.4.7　橡胶材料分析实例181

第6章　显式非线性分析189

6.1　概述189

6.1.1　SOL 700模块的分析功能189

6.1.2　SOL 700模块的文件系统190

6.1.3　显式时间积分方法190

6.2　侵彻分析192

6.2.1　材料本构关系192

6.2.2　实例分析193

6.3　鸟撞分析203

6.3.1　材料本构关系204

6.3.2　实例分析204

第7章　复合材料的建模与分析216

7.1　概述216

7.1.1　MSC产品的支持216

7.1.2　有关复合材料的概念216

7.2　使用MD Patran创建复合材料217

7.2.1　MD Patran复合材料建模218

7.2.2　失效准则分析222

7.3　使用Laminate Modeler创建复合材料227

7.4　复合材料整流罩的建模231

7.5 双曲率曲面铺层及剪口使用238

第8章　MD Nastran结构优化分析244

8.1　概述244

8.1.1　MD Nastran的优化功能244

8.1.2　基本优化问题描述245

8.2　尺寸优化246

8.2.1　问题描述246

8.2.2　建立有限元模型247

8.2.3　建立优化过程255

8.2.4　提交优化计算任务259

8.2.5　优化结果的显示261

8.3　MD Nastran优化求解文件分析263

8.3.1　定义优化参数263

8.3.2　分析类型264

8.3.3　设计变量265

8.3.4　设计响应268

8.3.5　目标函数270

8.3.6　定义约束270

8.3.7　定义输出控制273

8.4　MD Nastran形状优化274

8.4.1　基础向量的概念274

8.4.2　手动结点输入法276

8.4.3　基于形状直接输入法的形状优化277

8.4.4　基于解析边界法的形状优化290

8.5　MD Nastran的拓扑优化307

8.5.1　简介307

8.5.2　平板结构的拓扑优化308

第9章　流固耦合315

9.1　概述315

9.2　虚拟质量法315

9.2.1　虚拟质量法描述315

9.2.2　MD Nastran虚拟质量法实现316

9.2.3　实例分析318

9.3　附加质量法331

9.3.1　附加质量法描述331

9.3.2　实例分析332

第10章　刚性单元及连接分析336

10.1　多点约束MPC336

10.1.1　MPC的用途336

10.1.2　MPC的定义337

10.2　刚性单元和约束单元337

10.2.1　两结点间的刚性连接RBAR338

10.2.2　一般刚性约束单元RBE2339

10.2.3　加权平均约束单元RBE3339

10.2.4　壳与实体的过渡单元RSSCON340

10.3　连接单元341

10.3.1　CWELD单元的定义342

10.3.2　CWELD单元的属性344

10.3.3　CWELD单元的输出344

10.3.4　CFAST单元简介345

10.3.5　CSEAM单元简介345

10.3.6　连接单元分析实例346

第11章　DMAP语言介绍360

11.1　概述360

11.1.1　DMAP语言的特点360

11.1.2　DMAP的应用及MD Nastran的输入输出文件361

11.1.3　DMAP的格式362

11.1.4　DMAP中的参数、表、以及矩阵概念363

11.1.5　创建DMAP函数364

11.2　DMAP的参数365

11.2.1　一个参数应用的例子365

11.2.2　DMAP参数的定义367

11.3　DMAP的模块372

11.3.1　DMAP中信息的输入和矩阵的读写372

11.3.2　矩阵的操作379

11.4　DMAP子程序的形式386

11.4.1　subDMAP的格式386

11.4.2　MD Nastran中矩阵的命名规则387

11.4.3　查看SOL列表387

11.4.4　结构求解序列391

11.5　修改已有的DMAP求解序列392

11.5.1　确定更改位置393

11.5.2　ALTER语句393

11.5.3　一个修改SOL 101的DMAP算例394

第12章　复杂工况分析401

12.1　概述401

12.2　汽车盖板分析401

12.3　飞机起落架分析416

参考文献426