MSC.Nastran软件于20世纪80年代开始在我国的各个工程领域和科研领域得到广泛的应用，为各领域的产品设计、科学研究做出了很大贡献。MSC Software公司除了不断完善和扩充MSC.Nastran外，还于2006年成功发布了新一代的多学科仿真工具MD Nastran，在继承原有MSC.Nastran强大功能的基础上，集成了高级非线性、显式非线性、外噪声分析等功能，分析功能和分析领域得到很大的加强和扩展。
本书作者具有多年的软件使用经验以及对培训和技术支持的经验。本书内容丰富，包括基本的菜单操作、线性静力学分析、线性动力学分析、高级非线性求解序列、隐式非线性求解序列、显式非线性求解序列、复合材料结构分析、各类优化分析、流固耦合分析、连接技术和使用方法、开发工具DMAP的基本知识和使用方法等，理论翔实，实例多，书中附有实际操作示例解说光盘，实用性强，非常适合作为广大工程技术人员和理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习MSC.Nastran、MSC.Nastran软件的学习用书和使用MD Nastran、MSC.Nastran软件的参考书。同时本书也是MSC Software公司对用户进行MD Nastran、MSC.Nastran软件培训的用书。
无
MSC.Nastran软件于20世纪80年代开始在我国的各个工程领域和科研领域得到广泛的应用，为各领域中的产品设计和科学研究做出了很大的贡献。
近几年国内出版了一些MSC Nastran的教材，对广大用户学习和使用该软件起到了较大的帮助作用。但MSC Nastran不仅不断有功能更强大的新版本推出，而且在2006年更是推出了面向下一代设计开发的最完整的仿真引擎MD Nastran。为使用户特别是新用户更好地掌握和使用MD Nastran与MSC Nastran，出版一本全新的、系统地介绍使用方法的、简明实用的书是十分必要的。
本书介绍了MD Nastran软件在不同领域的基本理论和使用方法。全书共分12章：第1章讲述MD Nastran程序的概况，简要介绍MD Nastran程序的发展过程、主要模块和基本功能，使读者对该软件有一个初步的认识；第2章介绍MD Nastran线性分析的有限单元法基本理论和求解的基本过程，简要介绍MD Nastran线性求解的基本步骤和操作方法；第3章介绍MD Nastran线性动力学分析的基本理论、基本过程以及分析类型；第4章介绍MD Nastran新增加的非线性求解序列SOL 400的基本理论、求解技术以及使用方法；第5章介绍MD Nastran隐式非线性求解序列SOL 600的基本理论以及使用方法；第6章介绍MD Nastran显式非线性求解序列SOL 700的分析功能、文件系统以及使用方法；第7章介绍MD Nastran有关复合材料结构分析的基本理论和分析方法；第8章介绍MD Nastran的各类优化分析功能以及使用方法；第9章介绍MD Nastran的流固耦合分析的基本理论和分析方法；第10章介绍MD Nastran连接技术和使用方法；第11章介绍MD Nastran开发工具DMAP的基本知识和使用方法；第12章通过两个实例介绍如何采用MD Nastran进行多种不同类型的分析。
本书中第2、3、5、7、8、9、10、11章的内容，同样适用于使用MSC Nastran和Patran的用户，操作过程几乎相同，在书中不再注明。
由于MD Nastran功能极其强大，本书介绍的功能只是其中的一部分，其他功能用户可以参考软件安装时所附的文档。
本书涉及的内容较广，读者可根据自己的需要进行选择性阅读。要充分掌握该软件，还需要进行大量的上机操作。本书配有光盘，对书中的例子配有解说动画，读者可以边操作边看动画。
本书可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生、教师、广大科研工程技术人员学习MD Nastran和MSC Nastran软件的教材与参考书。
在本书编写过程中得到了MSC.Software中国各办事处的很多同志的大力支持，编者在此深表谢意。
由于编者水平有限，书中缺点、错误在所难免，敬请读者批评指正。
编 者
2007年10月
MSC.Nastran软件于20世纪80年代开始在我国的各个工程领域和科研领域得到广泛的应用，为各领域的产品设计、科学研究做出了很大贡献。MSC Software公司除了不断完善和扩充MSC.Nastran外，还于2006年成功发布了新一代的多学科仿真工具MD Nastran，在继承原有MSC.Nastran强大功能的基础上，集成了高级非线性、显式非线性、外噪声分析等功能，分析功能和分析领域得到很大的加强和扩展。 本书作者具有多年的软件使用经验以及对培训和技术支持的经验。本书内容丰富，包括基本的菜单操作、线性静力学分析、线性动力学分析、高级非线性求解序列、隐式非线性求解序列、显式非线性求解序列、复合材料结构分析、各类优化分析、流固耦合分析、连接技术和使用方法、开发工具DMAP的基本知识和使用方法等，理论翔实，实例多，书中附有实际操作示例解说光盘，实用性强，非常适合作为广大工程技术人员和理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习MSC.Nastran、MSC.Nastran软件的学习用书和使用MD Nastran、MSC.Nastran软件的参考书。同时本书也是MSC Software公司对用户进行MD Nastran、MSC.Nastran软件培训的用书。
有限元方法诞生于20世纪中叶，随着计算机技术和计算方法的发展，有限元方法已成为计算力学和计算工程科学领域中最有效的计算方法。经过40年的发展不仅使有限元方法的理论日趋完善，而且已经开发了一批以MSC Nastran为代表的通用有限元软件，使用这些软件已经成功地解决了众多领域的大型科学和工程计算难题，并且取得了巨大的经济和社会效益。
MSC Nastran软件于20世纪80年代开始在我国的航空航天、核工业、铁路运输业、石油化工、机械制造、能源、汽车、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利等领域得到广泛的应用，为各领域中产品设计、科学研究做出了很大贡献。
近几年来，MSC.Software公司根据用户的需求，一直致力于软件技术的发展，不仅不断地推出MSC.Nastran新版本，增加了许多新的功能，而且对原有一些功能也进行了很多改进，还从2006年开始推出面向下一代设计开发的最完整仿真引擎MD Nastran。MD Nastran在继承原有MSC.Nastran强大功能的基础上，开发和集成了隐式非线性、显式非线性、转子动力学、外噪声分析等最先进的功能。
2003年以来国内出版了多本有关Patran和MSC Nastran的书籍，为国内读者学习使用MSC Nastran和Patran提供了很多帮助。为使用户特别是新用户更好地掌握和使用MD Nastran和MSC Nastran，出版一本新的、系统介绍使用方法的、简明实用的书是十分必要的。本书正是为了满足这一需求而编写出版的。
本书可作为广大工程技术人员使用 MD Nastran和MSC Nastran软件的参考书，也可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习MD Nastran和MSC Nastran软件的教材或参考书。
本书既有有限元基本理论的介绍，更有大量的实例介绍，编者为了使读者更快地掌握软件的实际操作，精心录制了带有配音的动画文件，使读者很容易学会使用MD Nastran和MSC Nastran分析各类问题。
由于本书内容广泛，不同的读者均可以从中得到收获。对于初学者，可以达到入门的目的；对一些老用户，可以从中学到一些新功能。
由于本书的各位作者具有长期使用MSC Nastran 和MD Nastran软件的经验以及对用户进行培训和技术支持的经验，本书是非常实用的一本书，因而也适合公司对用户进行MSC Nastran和MD Nastran软件培训。
MSC.Software中国区技术总监
金毅民
杨剑 张璞 陈火红：暂无简介
目 录
序言
前言
第1章 MD Nastran简介 1
1.1 MSC.Software公司与Nastran 1
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 Patran 8
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ROD 13
2.2.2 等截面弯曲梁单元BAR 14
2.2.3 变截面弯曲梁单元BEAM 19
2.2.4 曲线梁单元BEND 21
2.3 板壳结构分析 23
2.3.1 剪力板单元SHEAR PANEL 23
2.3.2 壳体单元SHELL 24
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MPC 336
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RBAR 338
10.2.2 一般刚性约束单元RBE2 339
10.2.3 加权平均约束单元RBE3 339
10.2.4 壳与实体的过渡单元
RSSCON 340
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
