第一本全面介紹MSC Nastran軟件隱式非線性功能和使用方法的中文教程本書編者為長期從事有限元分析軟件開發(fā)、應(yīng)用的專家，具有豐富的軟件使用和教學(xué)經(jīng)驗

本書從非線性有限元基本理論入手，結(jié)合實例詳細(xì)介紹了軟件在各主要行業(yè)中的應(yīng)用

本書可以作為航空、航天、汽車、造船、能源、機(jī)械制造等行業(yè)工程技術(shù)人員應(yīng)用MSC Nastran軟件進(jìn)行非線性分析的教程和指導(dǎo)用書

作為一款國際上著名的分析軟件—MSC Nastran軟件，于20世紀(jì)80年代開始在我國的航空、航天、汽車、造船、通用機(jī)械等工程領(lǐng)域和科研領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，為各領(lǐng)域的產(chǎn)品設(shè)計、科學(xué)研究做出了很大貢獻(xiàn)。MSC Software公司不斷完善和擴(kuò)充MSC Nastran，特別是在2006年開始集成和開發(fā)了很多高級非線性分析功能，使它的分析功能和應(yīng)用領(lǐng)域得到了很大的加強(qiáng)和擴(kuò)展。航空航天、汽車、船舶等行業(yè)的技術(shù)人員已經(jīng)開始大規(guī)模地使用MSC Nastran的高級非線性分析功能，這種功能不需要將原有的線性分析模型轉(zhuǎn)換成非線性專用軟件進(jìn)行非線性分析，極大地提高了工作效率、減少了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換出錯的可能性。

從2003年開始，國內(nèi)陸續(xù)出版了一些MSC Nastran應(yīng)用的教材，給廣大用戶學(xué)習(xí)和使用該軟件提供了較大的幫助。由于這些教材大部分偏重于線性靜力學(xué)、動力學(xué)分析，對于非線性分析涉及不多，不能滿足用戶學(xué)習(xí)使用非線性求解功能的需要，本書作者依據(jù)多年的軟件使用以及對用戶培訓(xùn)和技術(shù)支持的經(jīng)驗，編寫了本書。目的就是希望將MSC Nastran目前已有的隱式非線性技術(shù)和使用方法做一個比較系統(tǒng)的介紹，便于不同的使用者掌握相關(guān)的技術(shù)并應(yīng)用到科研和工程項目之中。

本書共分12章。第1章主要對MSC Nastran軟件進(jìn)行總體介紹，包括軟件概述、非線性模塊功能、相關(guān)文檔和文件、軟件輸入文件和實例。第2章主要介紹非線性分析類型及求解策略，包括線性和非線性的區(qū)別、非線性分析類型、控制方程、載荷增量和迭代方法、收斂控制及相應(yīng)的算例。第3章介紹非線性分析的設(shè)置、求解、監(jiān)控以及錯誤修改，包括作業(yè)參數(shù)設(shè)置、求解參數(shù)設(shè)置、分析監(jiān)控、分析產(chǎn)生的常見信息、矩陣方程的求解方法等。第4章介紹分析結(jié)果的輸出及后處理，包括輸出請求參數(shù)、結(jié)果文件類型及選擇、后處理軟件及非線性分析結(jié)果的后處理等。第5章介紹工程應(yīng)用中常見的材料模型，包括彈性材料、復(fù)合材料、非線性彈性材料、彈塑性材料、粘彈性材料、超彈性材料、墊片材料模型、記憶合金材料、失效和損傷模型、材料參數(shù)擬合及有關(guān)算例。第6章介紹常用的單元類型，包括插值函數(shù)、主要變形單元類型介紹、常用剛性單元介紹、單元類型選擇及建模指南以及不同單元類型結(jié)果分析比較案例。第7章介紹幾何非線性與屈曲分析技術(shù)，包括幾何非線性相關(guān)的分析（大位移與大轉(zhuǎn)動分析、大應(yīng)變分析、跟隨力、擾動分析），軟件屈曲與后屈曲分析技術(shù)及應(yīng)用算例。第8章介紹軟件接觸分析技術(shù)及使用方法，包括接觸探測方法、變形接觸體的定義、剛性接觸體的定義、接觸關(guān)系的定義、接觸分離準(zhǔn)則及軟件處理方法、摩擦類型以及有關(guān)接觸分析的算例。第9章主要涉及軟件熱分析和熱機(jī)耦合分析的有關(guān)功能，包括熱分析、順序熱應(yīng)力分析、耦合分析及相關(guān)工程算例。第10章主要介紹非線性動力學(xué)分析功能及使用方法，包括非線性瞬態(tài)動力學(xué)分析有關(guān)技術(shù)和方程、動力學(xué)載荷和邊界條件施加以及算例分析。第11章介紹一些高級分析技術(shù)及案例，包括裂紋擴(kuò)展分析技術(shù)、慣性釋放、剎車嘯叫、重啟動、二次開發(fā)功能介紹、裂紋擴(kuò)展和剎車嘯叫算例。第12章主要對常見問題進(jìn)行解答，包括高級分析序列SOL 400使用中的常見問題及解答、SOL 600的功能特點等。

由于MSC Nastran非線性分析的功能涉及很廣，本書篇幅有限，不能面面俱到，只能對部分重點內(nèi)容做一些介紹，其他功能可以參考軟件英文文檔以及其他教材。

本書主要內(nèi)容由陳火紅編寫，王進(jìn)和田利思負(fù)責(zé)編寫了書中的多個算例。其中王進(jìn)編寫了5.4.4、5.5.4、5.5.5、7.4、8.8.2、8.9、8.10、8.11章節(jié)，田利思編寫了6.5、6.6、9.2.5、9.3.2、9.4.2、10.5、11.1.4、11.2.2、11.5.2章節(jié)。

本書在編寫過程中得到了MSC公司大中華區(qū)的眾多同事的支持、協(xié)助，作者借此機(jī)會對李偉、王翾、李保國、郭茵、仰莼雯、陳志偉、孫丹丹、裴延軍、卞文杰、雒海濤、張躍、劉慶、郝逸凡、姜正旭、宋金松、王彬等同事所給予的指導(dǎo)與協(xié)助表示衷心的感謝。另外，也衷心地感謝曾經(jīng)教導(dǎo)過我們的老師與領(lǐng)導(dǎo)、曾經(jīng)一起切磋過技術(shù)的同事與朋友。

由于作者水平有限，書中疏漏之處在所難免，敬請廣大讀者指正。

編 者

2018年10月

第1章 軟件總體介紹 1
1.1 概述 1
1.2 MSC Nastran相關(guān)的文檔 2
1.3 MSC Nastran隱式非線性求解器SOL 400 3
1.4 SOL 400的分析功能 4
1.5 MSC Nastran 文件架構(gòu)介紹 6
1.5.1 MSC Nastran輸入文件概要介紹 6
1.5.2 MSC Nastran 輸入轉(zhuǎn)換 7
1.5.3 各部分?jǐn)?shù)據(jù)介紹 8
1.6 SOL 400實例 8
1.6.1 建模、分析前的考慮 8
1.6.2 分析所用模型及輸入數(shù)據(jù) 10
1.6.3 分析結(jié)果及后處理 11
第2章 分析類型及求解策略 15
2.1 概述 15
2.2 線性靜力分析 15
2.3 非線性分析 16
2.3.1 非線性來源 16
2.3.2 非線性分析步與分析類型 19
2.3.3 分析類型的指定 20
2.3.4 線性攝動分析 21
2.3.5 常用的非線性分析類型簡介 21
2.4 載荷增量和迭代求解 23
2.4.1 非線性分析控制方程 23
2.4.2 非線性求解過程 23
2.4.3 求解策略 24
2.4.4 載荷增量步大小的影響 27
2.4.5 NLSTEP模型數(shù)據(jù)卡 28
2.4.6 CTRLDEF參數(shù)設(shè)置 31
2.5 收斂控制 33
2.5.1 殘差準(zhǔn)則 34
2.5.2 位移準(zhǔn)則 34
2.5.3 應(yīng)變能測試準(zhǔn)則 34
2.5.4 測試準(zhǔn)則的組合和切換 35
2.5.5 再次迭代準(zhǔn)則 35
第3章 分析設(shè)置與求解調(diào)試 37
3.1 概述 37
3.2 運行SOL 400作業(yè)的方式 37
3.2.1 運行方式介紹 37
3.2.2 利用Patran執(zhí)行MSC Nastran分析 38
3.3 設(shè)置多分析步的分析 40
3.3.1 子工況、分析步與分析作業(yè) 40
3.3.2 在Patran中定義分析參數(shù) 42
3.4 采用非線性分析狀態(tài)文件(.sts)監(jiān)控 47
3.5 SOL 400分析信息 48
3.6 方程矩陣求解方法介紹 52
3.6.1 求解程序 52
3.6.2 矩陣條件 52
3.6.3 直接求解器 54
3.6.4 線性方程并行求解 54
3.6.5 內(nèi)存使用 55
3.6.6 迭代求解器 55
第4章 結(jié)果輸出及后處理 58
4.1 概述 58
4.2 工況輸出要求 59
4.3 MSC Nastran結(jié)果量 62
4.3.1 Patran指定結(jié)果輸出菜單 63
4.3.2 高級輸出要求 63
4.4 分析結(jié)果文件 68
4.5 Patran 中SOL 400分析結(jié)果的后處理 70
4.5.1 直接訪問（DRA）結(jié)果文件 70
4.5.2 顯示結(jié)果的各類方法 71
4.5.3 接觸分析結(jié)果的后處理 71
第5章 材料模型 73
5.1 概述 73
5.2 線彈性材料 75
5.3 非線性材料模型 77
5.3.1 常用的彈塑性材料模型 77
5.3.2 應(yīng)變率相關(guān)的屈服準(zhǔn)則 83
5.3.3 時間相關(guān)的循環(huán)塑性模型 84
5.3.4 溫度相關(guān)的材料塑性行為 85
5.3.5 蠕變模型 87
5.3.6 墊片材料模型 87
5.4 形狀記憶合金 90
5.4.1 熱機(jī)形狀記憶合金 (MATSMA） 90
5.4.2 機(jī)械記憶合金模型 94
5.4.3 記憶合金的材料數(shù)據(jù)卡片 96
5.4.4 記憶合金分析實例 97
5.5 復(fù)合材料的失效 113
5.5.1 失效指數(shù)分析 113
5.5.2 漸進(jìn)失效分析 114
5.5.3 細(xì)觀力學(xué)材料模型 115
5.5.4 復(fù)合材料漸進(jìn)失效分析實例 118
5.5.5 SOL 400與Digimat聯(lián)合仿真算例 126
5.6 超彈性材料參數(shù)擬合及分析 135
5.6.1 本構(gòu)模型 135
5.6.2 材料參數(shù)擬合 137
第6章 單元類型 142
6.1 概述 142
6.2 單元技術(shù)相關(guān)概念 143
6.2.1 插值函數(shù) 143
6.2.2 單元積分 143
6.2.3 體積不可壓縮 143
6.2.4 非線性行為 144
6.3 結(jié)構(gòu)單元類型 144
6.3.1 非線性分析常用單元類型介紹 145
6.3.2 選擇正確的單元 152
6.3.3 單元密度 155
6.4 連接單元、剛性單元 160
6.4.1 多點約束類型 161
6.4.2 剛性單元 162
6.4.3 自動螺栓預(yù)緊 164
6.4.4 約束沖突 165
6.5 單元偏置分析算例 165
6.6 連接單元分析算例 174
第7章 幾何非線性與屈曲分析 184
7.1 概述 184
7.2 幾何非線性分析方法 185
7.3 弧長法與后屈曲分析 187
7.4 后屈曲分析實例 189
第8章 接觸分析 200
8.1 概述 200
8.2 接觸探測方法 201
8.3 變形體的定義 202
8.3.1 變形接觸體的構(gòu)成 202
8.3.2 MSC Nastran接觸數(shù)據(jù)格式 204
8.3.3 構(gòu)成變形接觸體的各類單元 205
8.3.4 在Patran中定義變形體 211
8.4 剛性體的定義 212
8.4.1 剛性接觸體的構(gòu)成 212
8.4.2 在Patran中定義剛體 215
8.4.3 剛體運動描述 216
8.4.4 描述剛體運動的初始條件 218
8.5 接觸關(guān)系的定義 219
8.5.1 接觸關(guān)系參數(shù) 219
8.5.2 變形體和變形體接觸約束 220
8.5.3 接觸關(guān)系的控制 224
8.5.4 在Patran中定義接觸控制參數(shù) 228
8.6 分離準(zhǔn)則及軟件處理方法 234
8.6.1 分離準(zhǔn)則 234
8.6.2 在Patran中定義分離 236
8.7 模擬摩擦 236
8.7.1 滑動庫侖摩擦模型 236
8.7.2 剪切摩擦 237
8.7.3 雙線性摩擦模型 238
8.7.4 其他摩擦模型 239
8.7.5 關(guān)于摩擦的其他說明 239
8.8 干涉配合分析 240
8.8.1 分析方法介紹 240
8.8.2 過盈配合分析實例 242
8.9 螺栓預(yù)緊分析實例 256
8.10 初始間隙分析實例 271
8.11 起落架結(jié)構(gòu)分析實例 283
第9章 熱分析和熱機(jī)耦合分析 294
9.1 概述 294
9.2 熱分析 295
9.2.1 分析功能 295
9.2.2 熱分析常用材料屬性 295
9.2.3 熱載荷和邊界條件 296
9.2.4 非線性熱分析 299
9.2.5 熱分析實例 301
9.3 順序耦合分析 311
9.3.1 順序耦合分析方法 312
9.3.2 順序耦合分析算例 313
9.4 熱機(jī)耦合分析 326
9.4.1 熱機(jī)耦合分析涉及內(nèi)容和方法 326
9.4.2 熱機(jī)耦合分析算例 329
第10章 非線性動力學(xué)分析 346
10.1 概述 346
10.2 非線性動力學(xué)分析 346
10.2.1 非線性瞬態(tài)響應(yīng)分析界面接口 347
10.2.2 時間步定義 348
10.2.3 動力學(xué)積分方法 348
10.2.4 參數(shù)NDAMP和NDAMPM的取值 350
10.3 動力學(xué)載荷和邊界條件施加 351
10.3.1 隨時間變化的載荷 351
10.3.2 載荷的組合 353
10.3.3 DAREA卡 353
10.3.4 LSEQ卡片 354
10.4 預(yù)載下的葉片模態(tài)分析和頻響
分析實例 355
10.5 非線性瞬態(tài)動力學(xué)分析實例 369
第11章 高級分析專題 381
11.1 裂紋擴(kuò)展分析 381
11.1.1 虛擬裂紋閉合技術(shù)（VCCT） 381
11.1.2 粘接區(qū)模擬技術(shù) 383
11.1.3 采用VCCT法和粘接區(qū)技術(shù)模擬
裂紋擴(kuò)展分析實例 384
11.1.4 采用粘接脫開模擬裂紋擴(kuò)展算例 396
11.2 慣性釋放分析 402
11.2.1 慣性釋放功能的使用 402
11.2.2 慣性釋放算例 403
11.3 剎車嘯叫分析 405
11.3.1 剎車嘯叫分析介紹 405
11.3.2 剎車嘯叫分析算例 406
11.4 車門下沉分析 414
11.4.1 車門下沉分析內(nèi)容 414
11.4.2 車門下沉分析算例 415
11.5 重啟動分析 421
11.5.1 重啟動功能使用方法 421
11.5.2 重啟動算例 423
11.6 用戶定義的服務(wù)及子程序 426
11.6.1 常用的用戶子程序及分類 426
11.6.2 用戶定義狀態(tài)變量 427
11.6.3 用于獲取MSC Nastran 數(shù)據(jù)的多用途函數(shù) 428
11.7 多質(zhì)量配置功能 430
第12章 常見問題解答與SOL 600功能介紹 433
12.1 SOL 400常見問題解答 433
12.2 SOL 600的功能與特點 438
12.2.1 SOL 600模塊的常用分析功能 438
12.2.2 SOL 600模塊的求解流程 440
12.2.3 SOL 600模塊的應(yīng)用案例 440
參考文獻(xiàn) 444

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7. 傳統(tǒng)山水畫論解讀與實踐 [陳鈉 著]
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11. Vienna整流器技術(shù) [桂存兵 著]
12. 變頻器與伺服應(yīng)用 [陳剛 葉云飛]
13. 物聯(lián)網(wǎng)工程設(shè)計與實踐 [湯琳 李敏]
14. 爐邊夜話——深入淺出話AI [汪建　著]
15. 電商運營與管理 [鐘肖英 陳瀟]
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17. 信息技術(shù)基礎(chǔ)（Windows 10+WPS Office）（微課版） [主編　石利平　田輝平　謝盛嘉]
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20. 高級辦公應(yīng)用項目教程 [主編 屈晶 趙成麗]
21. 微信小程序開發(fā)項目實戰(zhàn)（微課版） [主編 黃龍泉 郭峰 朱倩]
22. 企業(yè)檔案工作實戰(zhàn)寶典百問百答 [華俊 盧秀英 邵甜甜 著]
23. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用 [主編 唐繼勇 葉坤 孫夢娜]
24. 大學(xué)生創(chuàng)業(yè)基礎(chǔ) [主編 王麗莉 王 楊]
25. 船舶輔機(jī) [主編 王連海 于洋 姜淑翠]
26. 大學(xué)生就業(yè)指導(dǎo) [主編 王麗莉 董宴廷]
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28. 高校學(xué)生工作探索與實踐 [郭亮 著]
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30. 2023年長沙市會展業(yè)發(fā)展報告 [主編 周棟良]