本书讲述了MSC.Nastran理论，详细描述了程序基本模块的功能，并对不同模型建立的方法、优点和局限性，以及分析结果的正确与否进行了评述。书中还提供了与其理论相对照的多种考题及相应内容的例题，以期读者能正确使用有限元分析工具。 书中内容包含了MSC.Nastran的质点、弹簧、杆、曲梁、弯管、偏置梁、组合梁、板、曲壳、四面体、五面体、六面体的质量矩阵、刚度矩阵、旋转对称矩阵、热传导矩阵的理论论述，单元刚度自锁的分析及处理，形状敏感度分析等；也包含了在MSC.Patran界面下的MPC和PCL的使用方法，场和组的使用方法，几何建模、网格划分、定义载荷和边界条件、定义材料属性、定义单元属性的过程，以及线性静力、非线性静力、模态、线性屈曲、非线性屈曲、稳态热分析、热应力等分析过程，后处理的使用方法等。考题和例题都附有理论解和有限元解的对照，或标准解和有限元解的对照及简要评述，所有考题和例题都给出了MSC.Patran的详细命令流。 本书适合于航空、航天、土木、机械、车辆、船舶等专业的大学生、研究生、工程技术人员阅读、参考。
样章试读
目录
1.1 Nastran程序的历史
1.2 MSC.Nastran程序的组织构架
1.3 MSC.Nastran程序的参考文献
1.4 MSC.Nastran前后处理软件MSC.Patran
1.5 有限元模型的建立
1.6 有限元模型的处理
1.7 MSC.Nastran的分析功能
1.8 MSC.Nastran的输入文件
1.9 MSC.Nastran初步
1.10 模型数据
1.10.1 自由格式模型数据
1.10.2 列的复制和生成
1.10.3 面向结构的模型数据汇总
1.10.4 数据选择
1.10.5 载荷选择
1.10.6 温度场选择
1.10.7 约束选择
1.10.8 特征值解法说明
1.10.9 微分刚度解
1.10.10 输出控制
1.10.11 标题命令
1.10.12 输出行控制
1.10.13 模型数据打印选择
1.10.14 集说明
1.10.15 单元输出要求
1.10.16 节点和标量点要求
1.10.17 子工况
1.10.18 工况控制例题
1.11 执行控制
1.11.1 求解序列
1.11.2 指定MSC.Nastran执行时间
1.11.3 诊断打印要求
1.11.4 DMAP编译控制
1.11.5 执行控制结束
1.11.6 执行控制例题
1.12 杆系结构例题
1.12.1 文件的构成
1.12.2 输入文件
1.12.3 杆系简图
1.12.4 MSC.Nastran的运行
1.12.5 F06文件检查
第二章 MSC.Patran开发环境
2.1 智能环境
2.2 正确使用有限元分析工具
2.3 环形板实例
2.3.1 第一次分析
2.3.2 第二次分析
2.3.3 第三次分析
2.3.4 第四次分析
2.3.5 第五次分析
2.3.6 第六次分析
2.3.7 总结分析结果
2.4 悬臂梁实例
2.4.1 梁单元计算结果
2.4.2 实体单元计算结果
2.5 内压厚壁球壳
2.5.1 轴对称TRIA6单元计算结果
2.5.2 实体HEX8单元计算结果
2.5.3 实体HEX20单元计算结果
2.5.4 实体WEDGE15单元计算结果
2.6 受内压圆筒径向接管结构
2.7 加筋板动态分析
第三章 工程力学的基本关系
3.1 连续介质力学
3.2 运动学关系
3.3 应变
3.4 曲面上的应力矢量
3.5 应力分量
3.6 本构关系
3.7 平衡条件——牛顿力学
3.8 虚功原理
3.9 弹性理论解
3.9.1 均匀应力
3.9.2 自重作用下等截面杆的拉伸
3.10 解决实际问题的策略
3.11 二维弹性理论
3.11.1 平面应力
3.11.2 平面应变
3.11.3 平衡方程
3.11.4 应变位移关系
3.11.5 本构关系
3.11.6 应力函数
3.11.7 基于应力函数的解
3.12 梁理论
3.12.1 应力的合成
3.12.2 拉伸和弯曲下的应力
3.12.3 平衡方程
3.12.4 梁弯曲挠度方程的解
3.13 小挠度的板理论
3.13.1 运动学关系
3.13.2 力和力矩的合成
3.13.3 平衡方程
3.13.4 Kirchhoff 假设
3.13.5 夹层板的本构关系
3.14 矩形板的小挠度解
3.14.1 承受正弦分布压力的简支矩形板
3.14.2 承受均匀分布压力的简支矩形板的Navier解和A.Nadia解
3.14.3 承受集中载荷的简支矩形板Navier解
3.14.4 承受均匀分布压力的夹支矩形板
3.14.5 承受集中载荷的夹支矩形板
3.15 圆板对称弯曲
3.15.1 承受均匀载荷的圆板
3.15.2 承受均匀载荷的夹支圆板
3.15.3 承受均匀载荷的简支圆板
3.15.4 承受均匀载荷夹支圆板的精确解
3.15.5 承受均匀载荷简支圆板较精确的解
3.15.6 承受同心圆载荷的简支圆板
3.15.7 承受同心圆载荷的夹支圆板
3.15.8 承受中心载荷的简支圆板
3.15.9 承受中心载荷的夹支圆板
3.15.10 承受中心载荷的简支圆板比较精确的解
3.15.11 承受均匀载荷的夹支椭圆板
3.15.12 承受均匀载荷的简支椭圆板
3.15.13 承受均匀载荷的简支斜板
3.16 板的大挠度
3.16.1 承受均匀载荷的大挠度夹支圆板的近似解
3.16.2 承受均匀载荷的大挠度夹支圆板的精确解
3.16.3 承受均匀载荷的大挠度简支圆板的精确解
3.17 柱形壳
3.17.1 承受轴对称载荷的圆柱形壳
3.17.2 圆截面上有均匀分布载荷的长圆柱壳
3.17.3 承受均匀内压的固支长圆柱壳
3.18 承受轴对称载荷的旋转壳
3.19 壳体变形状态和有限元方法
3.19.1 标准测试
3.19.2 壳的模型
3.19.3 有限元模型
3.19.4 变形的精确解
第四章 变分原理及近似理论
4.1 虚功原理
4.2 余虚功原理
4.3 最小势能原理
4.4 最小余能原理
4.5 广义原理
4.6 Hellinger-Reissner原理
4.7 变分原理之间的关系
4.8 近似理论
4.9 简支梁的Rayleigh-Ritz解
第五章 有限单元公式
5.1 有限单元公式的位移表达
5.2 轴力杆单元ROD
5.3 确定刚度方程的步骤
5.4 弯曲梁单元的刚度矩阵
5.5 铁摩辛柯梁单元的静态刚度矩阵
5.6 轴向拉力下的铁摩辛柯梁的横向振动
5.7 轴向拉力和绕轴旋转下扭曲的铁摩辛柯梁的横向振动
5.8 形函数和基函数
5.9 板单元基函数
5.10 等参数单元
5.10.1 基函数和Jacobian变换
5.10.2 计算正方形的面积
5.11 数值积分
5.12 杂交公式
5.12.1 杂交应力单元
5.12.2 卞学?-Sumihara杂交四边形薄膜
5.13 板壳单元
5.13.1 近似曲率
5.13.2 横向剪切应变的近似表达
5.13.3 用平板单元构造的壳体
5.13.4 法向转动
5.13.5 平壳单元的平面外节点的修正
5.13.6 曲壳单元
5.14 实体单元
5.15 单元刚度自锁
5.15.1 四节点矩形单元的自锁
5.15.2 八节点矩形单元的自锁
5.15.3 常应变三角形单元的自锁
5.15.4 八节点实体单元的自锁
5.16 单元刚度的形状敏感度
5.16.1 四节点平行四边形单元的自锁
5.16.2 四节点梯形单元的自锁
5.16.3 八节点梯形单元的自锁
5.16.4 中节点偏置的六节点三角形单元的自锁
5.17 减低积分和伪模式
5.17.1 减低积分的优点
5.17.2 单元的伪模态
5.18 对自锁的进一步处理
5.18.1 泡函数
5.18.2 锥旋转自由度
5.19 铁摩辛柯梁的矩阵
第六章 MSC.Nastran中的结构单元
6.1 引言
6.2 单元定义
6.3 标量弹性单元ELAS
6.3.1 连接两个节点自由度的弹簧单元ELAS的定义
6.3.2 ELAS单元的功用
6.4 杆单元ROD和管单元TUBE单元
6.4.1 杆单元的输入数据
6.4.2 刚度矩阵
6.4.3 应力计算
6.5 常截面弯曲梁单元BAR
6.5.1 BAR单元的输入数据
6.5.2 BAR的单元坐标系
6.5.3 BAR单元的偏置
6.5.4 铰链连接
6.5.5 BAR单元的属性
6.5.6 面积属性
6.5.7 非结构质量
6.5.8 应力计算
6.5.9 中间截面的单元力和应力
6.5.10 BAR单元例题
6.5.11 建立有限单元模型时的注意事项
6.6 变截面弯曲梁单元BEAM
6.6.1 自由度
6.6.2 梁的描述
6.6.3 BEAM单元的连接卡片
6.6.4 BEAM单元的局部坐标系
6.6.5 BEAM单元属性数据输入
6.6.6 梁的例题
6.7 曲线梁单元BEND
6.7.1 BEND单元的定义
6.7.2 BEND单元的连结和几何定义
6.7.3 BEND单元的坐标系
6.7.4 确定几何中心弧线
6.7.5 单元属性
6.7.6 单元力和应力
6.8 剪力板单元SHEAR PANEL
6.9 壳体单元
6.9.1 板单元QUAD4和TRIA3
6.9.2 壳单元的定义
6.9.3 单元连接
6.9.4 单元坐标系
6.9.5 材料坐标系
6.9.6 参考曲面偏移
6.9.7 单元属性
6.9.8 单元属性的说明
6.9.9 单元本构关系
6.9.10 实心均匀对称截面的定义
6.9.11 夹层板截面
6.9.12 层复合材料
6.9.13 单元面翘曲的影响
6.9.14 单元刚度矩阵
6.9.15 质量矩阵
6.9.16 应力、应变和单元力计算
6.10 曲壳单元
6.10.1 TRIA6和QUAD8单元的定义
6.10.2 单元节点连接
6.10.3 单元坐标系
6.10.4 材料轴方向
6.10.5 单元厚度
6.10.6 单元属性确定
6.10.7 单元刚度矩阵
6.10.8 单元质量矩阵
6.10.9 应力、应变和单元力的计算
6.11 实体单元
6.11.1 实体单元的定义
6.11.2 单元连接
6.11.3 TETRA单元
6.11.4 PENTA单元
6.11.5 HEXA单元
6.11.6 实体单元TETRA，PENTA和HEXA的属性
6.11.7 HEXA的单元坐标系
6.11.8 PENTA的局部坐标系
6.11.9 TETRA的单元坐标系
6.11.10 单元刚度矩阵
6.11.11 质量
6.11.12 应力和应变计算
第七章 总体分析过程
7.1 总体刚度矩阵
7.2 局部与总体坐标系
7.3 单元刚度矩阵的转换
7.4 结构自由度指定
7.5 标量自由度的定义
7.6 坐标系
7.7 节点
7.7.1 节点编号
7.7.2 几何坐标
7.7.3 位移坐标
7.8 外部和内部自由度
7.9 位移集
7.9.1 并集数据
7.9.2 独立的互补数据集
7.10 多点约束MPC
7.10.1 MPC的用途
7.10.2 减缩为n-集
7.10.3 MPC数据项
7.10.4 定义约束方程
7.11 单点约束SPC
7.11.1 减缩为f-集
7.11.2 单点约束力
7.11.3 SPC数据定义
7.11.4 在载荷工况中选择SPC组
7.11.5 指定s-集自由度和约束值
7.11.6 删除自由度
7.11.7 自动删除
7.11.8 单点约束的指定
7.12 静态凝聚(OMIT和ASET)
7.12.1 a-集的减缩
7.12.2 凝聚自由度的恢复
7.12.3 Goa的物理解释
7.12.4 使用静态凝聚的原因
7.12.5 静态凝聚的定义方法
7.12.6 静态凝聚例题
7.13 自由体支撑
7.13.1 减缩为l-集
7.13.2 刚体变换矩阵
7.13.3 刚体的刚度矩阵
7.13.4 SUPORT卡片
7.14 柔度到刚度的变换
7.14.1 由柔度矩阵和刚体位移矩阵生成刚度矩阵的GENEL卡片
7.14.2 用GENEL卡片指定梁的属性
7.14.3 直接定义单元刚度
第八章 有限单元的精度与性能
8.1 单元性能
8.2 插值失败
8.3 单元形状的影响
8.3.1 二维补片测试
8.3.2 三维补片测试
8.3.3 补片测试结果
8.3.4 MacNeal梁测试
8.3.5 矩形板测试
8.3.6 柱壳测试
8.3.7 开口球壳
8.3.8 不可压缩材料
8.4 测试结果概要
第九章 刚性单元和约束单元
9.1 刚性单元和约束单元
9.2 拉伸约束
9.3 两节点间的刚性连接
9.4 刚性三角约束单元
9.5 一般刚性约束单元
9.6 弹性约束单元
9.7 加权平均约束单元
第十章 材料属性
10.1 各向同性材料
10.1.1 一维单元
10.1.2 二维单元——平面应力
10.1.3 二维单元——平面应变
10.1.4 三维单元
10.2 二维单元的各向异性材料
10.2.1 正交各向异性材料
10.2.2 正交各向异性材料举例
10.3 二维夹层单元的正交各向异性材料
10.4 三维单元的各向异性材料
10.5 弹性常数的变换
10.6 与温度相关的材料
10.7 材料属性表
10.8 复合材料
10.8.1 夹层属性
10.8.2 夹层板属性
10.8.3 定义夹层板属性
10.8.4 层的失效准则
第十一章 外载荷
11.1 节点集中外力
11.2 由分量定义的力矢量
11.3 由两点定义的静态力和力矩
11.4 由矢量叉积定义载荷矢量的方向
11.5 作用在标量点上的载荷
11.6 弯曲梁单元上的分布载荷
11.6.1 载荷类型及方向
11.6.2 载荷和SCALE列
11.6.3 梁单元的分布载荷
11.7 均匀分布压力PLOAD2
11.8 非均匀曲面力PLOAD4
11.8.1 曲面力的方向
11.8.2 载荷强度指定
11.8.3 实体单元的承载面指定
11.8.4 指定图11-4中HEXA单元的曲面力例题
11.9 重力载荷
11.10 由于角速度和角加速度引起的静载荷
11.11 组合载荷
11.12 强制位移
11.13 强制变形
11.14 热载荷
11.15 节点温度
11.16 杆单元和梁单元的温度场
11.17 二维单元的温度场
第十二章 静力分析
12.1 系统矩阵
12.2 约束和静凝聚
12.3 静载荷
12.4 惯性释放
12.5 数据还原
12.6 输入说明
12.6.1 执行控制段
12.6.2 工况控制段
12.6.3 参数
12.7 分析结果输出
12.7.1 自动输出
12.7.2 系统响应变量的输出
12.8 致命错误
12.9 节点奇异性处理
12.9.1 奇异性识别
12.9.2 用户控制
12.9.3 自动输出
12.9.4 位移集的隶属关系
12.10 节点重量生成模块
12.10.1 刚体变换矩阵
12.10.2 刚体质量矩阵
12.10.3 主质量轴
12.10.4 质心
12.10.5 转动惯量
12.11 例题说明
12.12 均匀分布载荷下的悬臂梁
12.12.1 单元属性
12.12.2 有限单元模型
12.12.3 载荷工况、载荷和边界条件
12.12.4 提交MSC.Nastran分析
12.12.5 计算结果
12.12.6 结果分析
12.13 简支加筋板
12.14 三维挂钩
第十三章 用超单元模拟部件
13.1 超单元和建模
13.1.1 子结构
13.1.2 子结构法的优点
13.1.3 超单元逻辑结构
13.2 部件求解
13.3 定义超单元
13.3.1 将节点分配到超单元SEID
13.3.2 PART超单元
13.4 MSC.Patran定义超单元的方法
13.5 超单元问题的例题
第十四章 对称和循环对称
14.1 引言
14.2 结构物基本对称型态
14.3 基本理论介绍
14.3.1 反射对称结构
14.3.2 反射对称的边界条件
14.3.3 旋转对称结构
14.3.4 周期边界条件
14.3.5 耦合体旋转对称
14.4 数据输入
14.4.1 循环对称分析方法与传统分析方法的比较
14.4.2 执行控制卡
14.4.3 工况控制卡
14.4.4 模型数据卡
第十五章 固有模态分析
15.1 动力学系统方程
15.2 特征值问题
15.3 系统的质量
15.3.1 单元的惯性属性
15.3.2 结构质量与非结构质量
15.3.3 一致质量和集中质量公式
15.3.4 质量单元
15.4 实特征值的提取方法
15.5 矩阵减缩法
15.6 简支矩形板的模态分析
第十六章 微分刚度和屈曲分析
16.1 大位移公式
16.2 非线性应变位移关系
16.3 棱形杆的几何刚度
16.4 板弯曲的几何刚度矩阵
16.5 屈曲分析
16.5.1 第一阶段——线性静力分析
16.5.2 第二阶段——屈曲分析
16.6 考虑微分刚度的固有模态和频率
16.7 线性屈曲例题
16.7.1 简支细长杆的屈曲
16.7.2 矩形板的屈曲
16.7.3 柱壳的屈曲
16.7.4 承受压力载荷的梁的模态分析
16.8 弧长法
16.8.1 Newton-Raphson法的基本公式
16.8.2 割线刚度矩阵和切线刚度矩阵
16.8.3 弧长法
16.9 后屈曲
16.9.1 横向加载的柱壳后屈曲-1
16.9.2 横向加载的柱壳后屈曲-2
16.9.3 纵向加载的柱壳后屈曲
第十七章 热传导分析
17.1 材料热性质
17.2 热载荷和热边界条件
17.3 有限元模型
17.3.1 有限元
17.3.2 材料库
17.3.3 单元属性
17.3.4 载荷和边界条件
17.3.5 载荷工况
17.4 热分析
17.4.1 分析界面
17.4.2 转换参数
17.4.3 解题类型
17.4.4 直接文本输入
17.4.5 建立子工况
17.5 后处理
17.5.1 读取热分析结果
17.5.2 热分析结果的图形显示
17.6 例题
17.6.1 例题1(瞬态热分析)
17.6.2 例题2(集成线路板自由对流)
17.6.3 例题3(印刷线路板的强迫空气对流)
17.6.4 例题4(热接触约束)
17.6.5 例题5(典型航空电子设备热流加热)
17.6.6 例题6(闭合空间热辐射)
17.6.7 例题7(导管轴对称流)
17.6.8 例题8(方向热载荷)
17.6.9 例题9(方向热载荷的热应力分析)
主要参考文献
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京公网安备 11010102004214号