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第1章 动力学分析方法及Nastran基本使用介绍1

1.1有限元分析方法介绍1

1.1.1有限单元法的基本思路2

1.1.2有限元法的计算步骤3

1.1.3有限元法的进展与应用5

1.2动力学分析概述6

1.2.1动力分析过程浏览6

1.2.2单自由度系统7

1.2.3单自由度系统无阻尼自由振动8

1.2.4单自由度系统有阻尼自由振动9

1.2.5单自由度系统无阻尼简谐振动10

1.2.6单自由度系统有阻尼简谐振动11

1.2.7多自由度系统12

1.2.8有限元动力学建模需要考虑的问题13

1.3 MSC Nastran的由来13

1.3.1 Nastran程序的起源13

1.3.2 MSC Nastran的由来13

1.4 MSC Nastran动力分析功能介绍14

1.4.1动力分析功能及特性14

1.4.2 MSC Nastran支持的硬件平台16

1.5 MSC Nastran基本应用流程17

1.5.1前处理17

1.5.2求解22

1.5.3后处理22

1.6动力学模型输入23

1.6.1 MSC Nastran输入文件结构23

1.6.2 MSC Nastran数据卡片格式23

1.6.3有限元分析手段23

1.6.4 MSC Nastran常用单元形式24

1.6.5耦合质量与集中质量25

1.6.6 MSC Nastran基本集合的运算28

1.6.7 MSC Nastran基本集合的定义29

1.6.8模型检查的提示31

第2章 模态分析32

2.1模态分析目的32

2.2模态分析理论32

2.3自然模态与固有频率性质33

2.4模态能量34

2.5特征值解法34

2.5.1跟踪法35

2.5.2变换法35

2.5.3兰索士（Lanczos）法35

2.5.4特征值方法的比较35

2.5.5 Lanczos法卡片36

2.5.6模态分析求解控制36

2.5.7例子37

2.6动力分析的缩减39

2.6.1概述39

2.6.2 MSC Nastran中使用的降阶方法39

2.7刚体模态44

2.7.1刚体模态与刚体向量44

2.7.2刚体模态的计算45

2.7.3 SUPPORT（支撑）自由度的选择46

2.7.4 SUPPORT（支撑）自由度的检验46

2.7.5 MSC Nastran对刚体模态和刚体向量的计算46

2.8模态分析实例47

第3章 频率响应分析56

3.1动力学分析中的矩阵组集56

3.1.1阻尼矩阵56

3.1.2直接法58

3.1.3模态法59

3.2频率响应分析60

3.2.1概述60

3.2.2直接频率响应法61

3.2.3模态频率响应法61

3.2.4激励的确定61

3.2.5模态频率响应与直接频率响应的比较69

3.2.6 SORT1和SORT2输出的对比70

3.2.7频率响应求解控制70

3.2.8频变弹簧和阻尼器71

3.3频率响应分析实例74

第4章 瞬态响应分析84

4.1直接法瞬态响应分析84

4.1.1过程84

4.1.2直接瞬态响应分析中的阻尼85

4.2模态法瞬态响应分析85

4.2.1过程85

4.2.2模态法瞬态响应分析中的阻尼86

4.2.3 MSC Nastran中模态法瞬态响应分析阻尼的输入86

4.2.4模态法瞬态响应分析数据的提取87

4.2.5模态截断87

4.3瞬态激励87

4.3.1时变载荷87

4.3.2载荷的组合89

4.3.3 DAREA卡89

4.3.4 LSEQ卡片90

4.3.5初始条件91

4.3.6 TSTEP卡92

4.4直接法瞬态响应与模态法瞬态响应比较92

4.5瞬态响应分析实例93

第5章 响应谱与随机响应分析101

5.1强迫运动101

5.1.1概述101

5.1.2瞬态分析中的强迫运动101

5.1.3瞬态分析中的大质量法101

5.1.4瞬态分析中的大刚度法102

5.1.5瞬态分析中的LAGRANGE乘子法102

5.1.6强迫位移例子103

5.2响应谱106

5.2.1概述106

5.2.2响应谱求解控制107

5.2.3响应谱应用108

5.2.4求解控制109

5.2.5响应谱实例110

5.3随机响应分析129

5.3.1概述129

5.3.2自相关与自谱130

5.3.3各态历经性随机激励下线性系统响应计算130

5.3.4 MSC Nastran中随机分析的实现132

5.4随机响应分析实例133

第6章 复特征值分析143

6.1概述143

6.2理论143

6.3 MSC Nastran中实现143

6.4求解控制144

6.4.1执行控制144

6.4.2工况控制144

6.4.3数据模型144

6.5复特征值分析实例144

第7章 使用超单元的正则模态分析152

7.1超单元的概念与定义152

7.1.1超单元的概念152

7.1.2在MSC Nastran中如何定义部件超单元152

7.2例题——钢的冲压153

7.2.1模型及参数153

7.2.2例题的模型定义153

7.3超单元应用说明162

7.3.1求解过程162

7.3.2静凝聚理论163

7.3.3使用超单元分析的优点163

7.3.4超单元分析的缺点164

7.3.5流程区别164

7.4动力分析中可用的超单元缩减方法169

7.4.1缩减程度对比169

7.4.2 Guyan或静态缩减169

7.4.3各种缩减方法的优点169

7.4.4只使用静态缩减的正则模态计算170

7.4.5使用超单元动态缩减的正则模态计算170

7.5 MSC Nastran的超单元输入卡片171

7.5.1超单元的内部广义自由度卡：SENQSET171

7.5.2标量点定义卡：SPOINT171

7.5.3广义自由度定义卡：QSET172

7.5.4 QSET卡的替代格式：QSET1172

7.5.5固定分析自由度的定义卡：BSET173

7.5.6 BSET卡的替代格式：BEST1174

7.5.7自由的边界自由度定义卡：CSET175

7.5.8 CSET卡的替代格式：CSET1175

7.6默认的部件模态综合方法——固定边界法176

7.7手工求解示例177

7.8超单元分析实例182

第8章 动力学建模选项191

8.1概述191

8.1.1动力分析的策略191

8.1.2规划分析191

8.2质量建模192

8.2.1质量的基本定义192

8.2.2质量数据输入选项192

8.2.3耦合的质量矩阵项193

8.2.4移动坐标系的质量效应194

8.3阻尼效应建模196

8.3.1粘性阻尼197

8.3.2结构阻尼197

8.3.3模态阻尼198

8.3.4非线性阻尼199

8.4附加点和传递函数200

8.4.1 EPOINT集201

8.4.2模态变换201

8.4.3直接矩阵输入202

8.4.4传递函数202

8.4.5 Pickups和变换器203

8.4.6高阶传递函数203

8.4.7实例204

8.5非线性载荷函数（NOLINi）207

8.5.1标准瞬态求解理论208

8.5.2非线性弹簧实例208

8.5.3依赖于速度的非线性力209

8.5.4非线性瞬态求解的顺序210

8.5.5采用NOLIN 1输入时的一些建议210

8.5.6应用实例——旋转结构的耦合211

8.6动力分析模型调试213

8.6.1建模要点213

8.6.2测试动力模型214

第9章 非线性正则模态229

9.1带微分刚度的正则模态229

9.2有预载荷结构的正则模态示例230

9.2.1使用SOL106计算230

9.2.2使用SOL103计算236

第10章 动力优化设计241

10.1基本知识241

10.1.1优化设计的概念241

10.1.2优化设计的作用241

10.1.3 MSC Nastran中“优化设计”的基本特性241

10.1.4 MSC Nastran结构优化的优势所在241

10.1.5 MSC Nastran支持的优化功能242

10.1.6基本优化问题的描述242

10.1.7 MSC Nastran中设计优化的输入控制段242

10.1.8优化问题中常用的模型数据段输入卡243

10.2例题243

第11章 试验-分析的相关性258

11.1试验-分析相关性的介绍258

11.2完整的试验-分析过程258

11.2.1试验前的规划258

11.2.2试验后的评估259

11.3模型的改进264

11.3.1强制的人为干预法264

11.3.2灵敏度矩阵法264

11.3.3设计优化法265

11.3.4应用举例265

第12章 动力学设计分析方法DDAM268

12.1概述268

12.2理论背景268

12.3 DDAM分析270

12.3.1分析流程概述270

12.3.2使用Patran前处理器进行DDAM分析270

12.3.3应用实例272

第13章 噪声分析277

13.1 MSC Nastran噪声分析的理论背景277

13.2使用MSC Nastran进行噪声分析277

13.2.1噪声学基础介绍277

13.2.2 MSC Nastran流固耦合分析278

13.2.3 MSC Nastran外噪声分析280

13.3应用实例281

13.3.1 MSC Nastran内噪声分析案例281

13.3.2 MSC Nastran外噪声分析案例301

第14章 高级非线性分析SOL400337

14.1概述337

14.2非线性理论337

14.2.1非线性分析337

14.2.2非线性方程组的迭代方法338

14.3非线性分析的控制卡片343

14.4瞬态动力响应分析实例344

第15章 隐式非线性分析SOL 600354

15.1概述354

15.2隐式非线性分析的步骤354

15.3钥匙扣插-拔接触模拟分析实例355

第16章 显式非线性分析SOL 700368

16.1概述368

16.2显式积分求解算法的原理369

16.3侵彻分析实例369

16.4碰撞分析实例384