本書(shū)編者從事有限元分析應(yīng)用多年，具有豐富的FEA軟件使用經(jīng)驗(yàn)

本書(shū)從講解MSC.Nastran動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)理論入手，詳細(xì)講解MSC.Nastran在動(dòng)力學(xué)分析方面的基本功能和應(yīng)用方法

本書(shū)結(jié)合實(shí)際提供大量的MSC.Nastran典型應(yīng)用實(shí)例，可以幫助讀者在最短的時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)掌握MSC.Nastran的使用方法與基本技巧，并進(jìn)一步學(xué)以致用

本書(shū)可以作為汽車(chē)、航空航天、軍工、電子、土木工程、造船、水利、石油、制造和建筑等行業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)用MSC.Nastran軟件進(jìn)行仿真分析的基礎(chǔ)教程

近年來(lái)，有限元仿真分析在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用得到了很大發(fā)展，各大理工科院校、研究機(jī)構(gòu)都開(kāi)展了對(duì)有限元分析方法的深入研究。Nastran解算器是當(dāng)今最為著名的有限元求解程序，擁有最為廣泛的用戶群，其輸入輸出格式及計(jì)算結(jié)果已成為當(dāng)前CAE界的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。但當(dāng)今市場(chǎng)上針對(duì)該部分內(nèi)容的書(shū)并不是很多，為了便于廣大用戶更好地掌握和使用MSC Nastran，本書(shū)將針對(duì)MSC Nastran在動(dòng)力學(xué)分析方面的仿真應(yīng)用做詳細(xì)介紹。

本書(shū)主要從講解MSC Nastran動(dòng)力學(xué)分析基礎(chǔ)理論入手，詳細(xì)講述MSC Nastran在動(dòng)力學(xué)分析方面的基本功能和應(yīng)用方法。內(nèi)容包括動(dòng)力學(xué)分析方法及Nastran基本功能介紹，模態(tài)分析，頻率響應(yīng)分析，瞬態(tài)響應(yīng)分析，響應(yīng)譜與隨機(jī)響應(yīng)分析，復(fù)特征值分析，使用超單元算法的正則模態(tài)分析，動(dòng)力學(xué)建模選項(xiàng)，非線性正則模態(tài)，動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)，試驗(yàn)－分析的相關(guān)性，動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法DDAM，噪聲分析，非線性求解序列SOL 400、隱式非線性求解序列SOL 600、顯式非線性求解序列SOL 700的基本理論、求解方法及其在動(dòng)力學(xué)分析中的應(yīng)用。本書(shū)中有大量的Nastran應(yīng)用實(shí)例，讀者可以在最短的時(shí)間內(nèi)掌握Nastran的應(yīng)用特點(diǎn)，并學(xué)以致用。本書(shū)可以作為汽車(chē)、航空航天、軍工、電子、土木工程、造船、水利、石油、制造和建筑等行業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)用Nastran軟件進(jìn)行仿真分析的基礎(chǔ)教程。

MSC Nastran功能強(qiáng)大應(yīng)用廣泛，并且有很多的前后處理器可供用戶選擇。本書(shū)編者從事有限元分析應(yīng)用多年，有豐富的FEA軟件使用經(jīng)驗(yàn)。本書(shū)從動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)理論著手，詳細(xì)講解了MSC Nastran在動(dòng)力學(xué)分析方面的基本使用方法和流程，并結(jié)合實(shí)際，給出了許多典型例題及說(shuō)明。通讀本書(shū)，可以幫助初學(xué)者系統(tǒng)掌握MSC Nastran的使用方法和基本技巧，并進(jìn)一步學(xué)以致用。由于書(shū)中理論部分多以Nastran卡片介紹為主，所以建議讀者在學(xué)習(xí)本書(shū)之前先要了解一些Nastran的基礎(chǔ)應(yīng)用知識(shí)，如果遇到難以理解的部分可以參考軟件中的“MSC Nastran快速幫助手冊(cè)”。

在本書(shū)的編寫(xiě)過(guò)程中，得到了MSC.Software中國(guó)各辦事處的很多同志的大力支持，編者借此機(jī)會(huì)對(duì)Nastran資深工程師陳火紅、仰莼雯、劉北南、姜正旭在書(shū)籍編寫(xiě)過(guò)程中給與的指導(dǎo)和建議表示感謝，并對(duì)北京辦事處孫丹丹、李道中、陳志偉、李保國(guó)以及市場(chǎng)部經(jīng)理張健女士和IT部門(mén)主管王彬先生在編書(shū)過(guò)程給與的各種協(xié)助深表謝意。

由于編者水平有限，書(shū)中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。

作者

2012年1月于北京

第1章 動(dòng)力學(xué)分析方法及Nastran基本使用介紹 1
1.1 有限元分析方法介紹 1
1.1.1 有限單元法的基本思路 2
1.1.2 有限元法的計(jì)算步驟 3
1.1.3 有限元法的進(jìn)展與應(yīng)用 5
1.2 動(dòng)力學(xué)分析概述 6
1.2.1 動(dòng)力分析過(guò)程瀏覽 6
1.2.2 單自由度系統(tǒng) 7
1.2.3 單自由度系統(tǒng)無(wú)阻尼自由振動(dòng) 8
1.2.4 單自由度系統(tǒng)有阻尼自由振動(dòng) 9
1.2.5 單自由度系統(tǒng)無(wú)阻尼簡(jiǎn)諧振動(dòng) 10
1.2.6 單自由度系統(tǒng)有阻尼簡(jiǎn)諧振動(dòng) 11
1.2.7 多自由度系統(tǒng) 12
1.2.8 有限元?jiǎng)恿�學(xué)建模需要考慮的問(wèn)題 13
1.3 MSC Nastran的由來(lái) 13
1.3.1 Nastran程序的起源 13
1.3.2 MSC Nastran的由來(lái) 13
1.4 MSC Nastran動(dòng)力分析功能介紹 14
1.4.1 動(dòng)力分析功能及特性 14
1.4.2 MSC Nastran支持的硬件平臺(tái) 16
1.5 MSC Nastran基本應(yīng)用流程 17
1.5.1 前處理 17
1.5.2 求解 22
1.5.3 后處理 22
1.6 動(dòng)力學(xué)模型輸入 23
1.6.1 MSC Nastran 輸入文件結(jié)構(gòu) 23
1.6.2 MSC Nastran 數(shù)據(jù)卡片格式 23
1.6.3 有限元分析手段 23
1.6.4 MSC Nastran常用單元形式 24
1.6.5 耦合質(zhì)量與集中質(zhì)量 25
1.6.6 MSC Nastran基本集合的運(yùn)算 28
1.6.7 MSC Nastran基本集合的定義 29
1.6.8 模型檢查的提示 31
第2章 模態(tài)分析 32
2.1 模態(tài)分析目的 32
2.2 模態(tài)分析理論 32
2.3 自然模態(tài)與固有頻率性質(zhì) 33
2.4 模態(tài)能量 34
2.5 特征值解法 34
2.5.1 跟蹤法 35
2.5.2 變換法 35
2.5.3 蘭索士（Lanczos）法 35
2.5.4 特征值方法的比較 35
2.5.5 Lanczos法卡片 36
2.5.6 模態(tài)分析求解控制 36
2.5.7 例子 37
2.6 動(dòng)力分析的縮減 39
2.6.1 概述 39
2.6.2 MSC Nastran中使用的降階方法 39
2.7 剛體模態(tài) 44
2.7.1 剛體模態(tài)與剛體向量 44
2.7.2 剛體模態(tài)的計(jì)算 45
2.7.3 SUPPORT（支撐）自由度的選擇 46
2.7.4 SUPPORT（支撐）自由度的檢驗(yàn) 46
2.7.5 MSC Nastran對(duì)剛體模態(tài)和剛體向量的計(jì)算 46
2.8 模態(tài)分析實(shí)例 47
第3章 頻率響應(yīng)分析 56
3.1 動(dòng)力學(xué)分析中的矩陣組集 56
3.1.1 阻尼矩陣 56
3.1.2 直接法 58
3.1.3 模態(tài)法 59
3.2 頻率響應(yīng)分析 60
3.2.1 概述 60
3.2.2 直接頻率響應(yīng)法 61
3.2.3 模態(tài)頻率響應(yīng)法 61
3.2.4 激勵(lì)的確定 61
3.2.5 模態(tài)頻率響應(yīng)與直接頻率響應(yīng)的比較 69
3.2.6 SORT1和SORT2輸出的對(duì)比 70
3.2.7 頻率響應(yīng)求解控制 70
3.2.8 頻變彈簧和阻尼器 71
3.3 頻率響應(yīng)分析實(shí)例 74
第4章 瞬態(tài)響應(yīng)分析 84
4.1 直接法瞬態(tài)響應(yīng)分析 84
4.1.1 過(guò)程 84
4.1.2 直接瞬態(tài)響應(yīng)分析中的阻尼 85
4.2 模態(tài)法瞬態(tài)響應(yīng)分析 85
4.2.1 過(guò)程 85
4.2.2 模態(tài)法瞬態(tài)響應(yīng)分析中的阻尼 86
4.2.3 MSC Nastran中模態(tài)法瞬態(tài)響應(yīng)分析阻尼的輸入 86
4.2.4 模態(tài)法瞬態(tài)響應(yīng)分析數(shù)據(jù)的提取 87
4.2.5 模態(tài)截?cái)?87
4.3 瞬態(tài)激勵(lì) 87
4.3.1 時(shí)變載荷 87
4.3.2 載荷的組合 89
4.3.3 DAREA卡 89
4.3.4 LSEQ卡片 90
4.3.5 初始條件 91
4.3.6 TSTEP卡 92
4.4 直接法瞬態(tài)響應(yīng)與模態(tài)法瞬態(tài)響應(yīng)比較 92
4.5 瞬態(tài)響應(yīng)分析實(shí)例 93
第5章 響應(yīng)譜與隨機(jī)響應(yīng)分析 101
5.1 強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng) 101
5.1.1 概述 101
5.1.2 瞬態(tài)分析中的強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng) 101
5.1.3 瞬態(tài)分析中的大質(zhì)量法 101
5.1.4 瞬態(tài)分析中的大剛度法 102
5.1.5 瞬態(tài)分析中的LAGRANGE乘子法 102
5.1.6 強(qiáng)迫位移例子 103
5.2 響應(yīng)譜 106
5.2.1 概述 106
5.2.2 響應(yīng)譜求解控制 107
5.2.3 響應(yīng)譜應(yīng)用 108
5.2.4 求解控制 109
5.2.5 響應(yīng)譜實(shí)例 110
5.3 隨機(jī)響應(yīng)分析 129
5.3.1 概述 129
5.3.2 自相關(guān)與自譜 130
5.3.3 各態(tài)歷經(jīng)性隨機(jī)激勵(lì)下線性系統(tǒng)
響應(yīng)計(jì)算 130
5.3.4 MSC Nastran中隨機(jī)分析的實(shí)現(xiàn) 132
5.4 隨機(jī)響應(yīng)分析實(shí)例 133
第6章 復(fù)特征值分析 143
6.1 概述 143
6.2 理論 143
6.3 MSC Nastran中實(shí)現(xiàn) 143
6.4 求解控制 144
6.4.1 執(zhí)行控制 144
6.4.2 工況控制 144
6.4.3 數(shù)據(jù)模型 144
6.5 復(fù)特征值分析實(shí)例 144
第7章 使用超單元的正則模態(tài)分析 152
7.1 超單元的概念與定義 152
7.1.1 超單元的概念 152
7.1.2 在MSC Nastran中如何定義部件超單元 152
7.2 例題——鋼的沖壓 153
7.2.1 模型及參數(shù) 153
7.2.2 例題的模型定義 153
7.3 超單元應(yīng)用說(shuō)明 162
7.3.1 求解過(guò)程 162
7.3.2 靜凝聚理論 163
7.3.3 使用超單元分析的優(yōu)點(diǎn) 163
7.3.4 超單元分析的缺點(diǎn) 164
7.3.5 流程區(qū)別 164
7.4 動(dòng)力分析中可用的超單元縮減方法 169
7.4.1 縮減程度對(duì)比 169
7.4.2 Guyan或靜態(tài)縮減 169
7.4.3 各種縮減方法的優(yōu)點(diǎn) 169
7.4.4 只使用靜態(tài)縮減的正則模態(tài)計(jì)算 170
7.4.5 使用超單元?jiǎng)討B(tài)縮減的正則模態(tài)計(jì)算 170
7.5 MSC Nastran的超單元輸入卡片 171
7.5.1 超單元的內(nèi)部廣義自由度卡：SENQSET 171
7.5.2 標(biāo)量點(diǎn)定義卡：SPOINT 171
7.5.3 廣義自由度定義卡：QSET 172
7.5.4 QSET卡的替代格式：QSET1 172
7.5.5 固定分析自由度的定義卡：BSET 173
7.5.6 BSET卡的替代格式：BEST1 174
7.5.7 自由的邊界自由度定義卡：CSET 175
7.5.8 CSET卡的替代格式：CSET1 175
7.6 默認(rèn)的部件模態(tài)綜合方法——固定邊界法 176
7.7 手工求解示例 177
7.8 超單元分析實(shí)例 182
第8章 動(dòng)力學(xué)建模選項(xiàng) 191
8.1 概述 191
8.1.1 動(dòng)力分析的策略 191
8.1.2 規(guī)劃分析 191
8.2 質(zhì)量建模 192
8.2.1 質(zhì)量的基本定義 192
8.2.2 質(zhì)量數(shù)據(jù)輸入選項(xiàng) 192
8.2.3 耦合的質(zhì)量矩陣項(xiàng) 193
8.2.4 移動(dòng)坐標(biāo)系的質(zhì)量效應(yīng) 194
8.3 阻尼效應(yīng)建模 196
8.3.1 粘性阻尼 197
8.3.2 結(jié)構(gòu)阻尼 197
8.3.3 模態(tài)阻尼 198
8.3.4 非線性阻尼 199
8.4 附加點(diǎn)和傳遞函數(shù) 200
8.4.1 EPOINT集 201
8.4.2 模態(tài)變換 201
8.4.3 直接矩陣輸入 202
8.4.4 傳遞函數(shù) 202
8.4.5 Pickups和變換器 203
8.4.6 高階傳遞函數(shù) 203
8.4.7 實(shí)例 204
8.5 非線性載荷函數(shù)（NOLINi） 207
8.5.1 標(biāo)準(zhǔn)瞬態(tài)求解理論 208
8.5.2 非線性彈簧實(shí)例 208
8.5.3 依賴于速度的非線性力 209
8.5.4 非線性瞬態(tài)求解的順序 210
8.5.5 采用NOLIN1輸入時(shí)的一些建議 210
8.5.6 應(yīng)用實(shí)例——旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的耦合 211
8.6 動(dòng)力分析模型調(diào)試 213
8.6.1 建模要點(diǎn) 213
8.6.2 測(cè)試動(dòng)力模型 214
第9章 非線性正則模態(tài) 229
9.1 帶微分剛度的正則模態(tài) 229
9.2 有預(yù)載荷結(jié)構(gòu)的正則模態(tài)示例 230
9.2.1 使用SOL106計(jì)算 230
9.2.2 使用SOL103計(jì)算 236
第10章 動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì) 241
10.1 基本知識(shí) 241
10.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)的概念 241
10.1.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的作用 241
10.1.3 MSC Nastran中“優(yōu)化設(shè)計(jì)”的基本特性 241
10.1.4 MSC Nastran結(jié)構(gòu)優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)所在 241
10.1.5 MSC Nastran支持的優(yōu)化功能 242
10.1.6 基本優(yōu)化問(wèn)題的描述 242
10.1.7 MSC Nastran中設(shè)計(jì)優(yōu)化的輸入控制段 242
10.1.8 優(yōu)化問(wèn)題中常用的模型數(shù)據(jù)段輸入卡 243
10.2 例題 243
第11章 試驗(yàn)－分析的相關(guān)性 258
11.1 試驗(yàn)－分析相關(guān)性的介紹 258
11.2 完整的試驗(yàn)－分析過(guò)程 258
11.2.1 試驗(yàn)前的規(guī)劃 258
11.2.2 試驗(yàn)后的評(píng)估 259
11.3 模型的改進(jìn) 264
11.3.1 強(qiáng)制的人為干預(yù)法 264
11.3.2 靈敏度矩陣法 264
11.3.3 設(shè)計(jì)優(yōu)化法 265
11.3.4 應(yīng)用舉例 265
第12章 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法DDAM 268
12.1 概述 268
12.2 理論背景 268
12.3 DDAM分析 270
12.3.1 分析流程概述 270
12.3.2 使用Patran前處理器進(jìn)行
DDAM分析 270
12.3.3 應(yīng)用實(shí)例 272
第13章 噪聲分析 277
13.1 MSC Nastran噪聲分析的理論背景 277
13.2 使用MSC Nastran進(jìn)行噪聲分析 277
13.2.1 噪聲學(xué)基礎(chǔ)介紹 277
13.2.2 MSC Nastran流固耦合分析 278
13.2.3 MSC Nastran外噪聲分析 280
13.3 應(yīng)用實(shí)例 281
13.3.1 MSC Nastran內(nèi)噪聲分析案例 281
13.3.2 MSC Nastran外噪聲分析案例 301
第14章 高級(jí)非線性分析SOL 400 337
14.1 概述 337
14.2 非線性理論 337
14.2.1 非線性分析 337
14.2.2 非線性方程組的迭代方法 338
14.3 非線性分析的控制卡片 343
14.4 瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)分析實(shí)例 344
第15章 隱式非線性分析SOL 600 354
15.1 概述 354
15.2 隱式非線性分析的步驟 354
15.3 鑰匙扣插－拔接觸模擬分析實(shí)例 355
第16章 顯式非線性分析SOL 700 368
16.1 概述 368
16.2 顯式積分求解算法的原理 369
16.3 侵徹分析實(shí)例 369
16.4 碰撞分析實(shí)例 384

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20. 計(jì)算機(jī)一級(jí)MS Office全真模擬手冊(cè)（第二版） [主編 張建軍 李瑛 王鋒]
21. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)（Windows 7+Office 2010） [主編 張曉琪 唐天國(guó)]
22. 計(jì)算機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)與習(xí)題指導(dǎo)（Windows 7+Office 2010） [主編 唐天國(guó) 曾慶勇]
23. Altium Designer 17電路設(shè)計(jì)案例教程 [主編 王靜]
24. ANSYS AQWA軟件入門(mén)與提高 [主編 高巍]
25. MSC Adams 多體動(dòng)力學(xué)仿真基礎(chǔ)與實(shí)例解析（第二版） [湯滌軍 張躍 編著]
26. ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例（第二版） [李占營(yíng) 闞川 等編著]
27. 基于ANSYS的復(fù)合材料有限元分析和應(yīng)用 [李占營(yíng) 闞川 張承承 編著]
28. 計(jì)算機(jī)導(dǎo)論（基于Windows 7+Office 2010）（第二版） [主編 柳青]
29. 全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試一級(jí)MS Office教程及實(shí)訓(xùn)指導(dǎo) [主編 張心越 劉玉芳 邢怡]
30. ANSYS Icepak進(jìn)階應(yīng)用導(dǎo)航案例 [王永康　張義芳　編著]