本書介紹了國際著名的有限元分析軟件MSC Nastran的隱式非線性分析技術及使用方法，包括軟件總體介紹，非線性分析類型及求解策略，非線性分析的設置、監(jiān)控以及錯誤修改，矩陣方程的求解方法，分析結果的輸出及后處理，工程應用中常見的材料模型，常用的單元類型，幾何非線性與屈曲分析技術，接觸分析技術及使用方法，熱分析和熱機耦合分析有關功能，非線性動力學分析功能及使用方法，裂紋擴展分析技術、慣性釋放、剎車嘯叫、重啟動、二次開發(fā)等高級功能和常見問題解答等。
本書內容比較豐富，讀者可以根據(jù)需要進行選擇性閱讀。要充分掌握軟件的相關功能，需要多實踐。本書實例較多，實用性強，實例相關的文件可到網站（www.waterpub.com.cn或www.wsbookshow.com）下載。
讀者對象：
本書適合作為廣大工程技術人員和理工科院校相關專業(yè)的高年級本科生、研究生及教師學習MSC Nastran軟件的學習用書和使用參考書。
1. 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。
2. 本書編者為長期從事有限元分析軟件開發(fā)、應用的專家，具有豐富的軟件使用和教學經驗。
3. 本書從非線性有限元基本理論入手，結合實例詳細介紹了軟件在各主要行業(yè)中的應用。
4. 本書可以作為航空、航天、汽車、造船、能源、機械制造等行業(yè)工程技術人員應用MSC Nastran軟件進行非線性分析的教程和指導用書。
陳火紅，1964年出生于浙江省永康市，1980年-1987年間在北京航空航天大學發(fā)動機系進行本科和研究生階段的學習，1987年研究生畢業(yè)并獲得碩士學位。
1987年分配到航空航天工業(yè)部北京航空情報研究所（現(xiàn)名為中國航空工業(yè)發(fā)展研究中心）工作。在研究所工作期間，曾從事中國航空發(fā)展戰(zhàn)略研究以及通用線性、非線性結構分析軟件的開發(fā)、推廣和應用工作，期中1994年至1995年在奧地利共和國維也納技術大學從事國際科技合作工作。在研究所期間所做的科研工作曾多次獲得航空工業(yè)總公司、中國航空工業(yè)第一集團公司以及研究所的科技進步獎勵，并獲得研究員職稱。
1999年后一直在MSC
Software軟件公司北京代表處（辦事處）從事技術工作，曾幫助有關單位解決了不少復雜的工程問題，培訓了大量的國內技術人員，先后參與編寫、出版了8本軟件使用教程。
前言
第1章 軟件總體介紹 1
1.1 概述 1
1.2 MSC Nastran相關的文檔 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 輸入轉換 7
1.5.3 各部分數(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)設置 31
2.5 收斂控制 33
2.5.1 殘差準則 34
2.5.2 位移準則 34
2.5.3 應變能測試準則 34
2.5.4 測試準則的組合和切換 35
2.5.5 再次迭代準則 35
第3章 分析設置與求解調試 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 內存使用 55
3.6.6 迭代求解器 55
第4章 結果輸出及后處理 58
4.1 概述 58
4.2 工況輸出要求 59
4.3 MSC Nastran結果量 62
4.3.1 Patran指定結果輸出菜單 63
4.3.2 高級輸出要求 63
4.4 分析結果文件 68
4.5 Patran 中SOL 400分析結果的后處理 70
4.5.1 直接訪問（DRA）結果文件 70
4.5.2 顯示結果的各類方法 71
4.5.3 接觸分析結果的后處理 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 應變率相關的屈服準則 83
5.3.3 時間相關的循環(huán)塑性模型 84
5.3.4 溫度相關的材料塑性行為 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 熱機形狀記憶合金 (MATSMA） 90
5.4.2 機械記憶合金模型 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 復合材料的失效 113
5.5.1 失效指數(shù)分析 113
5.5.2 漸進失效分析 114
5.5.3 細觀力學材料模型 115
5.5.4 復合材料漸進失效分析實例 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 單元技術相關概念 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 結構單元類型 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 變形接觸體的構成 202
8.3.2 MSC Nastran接觸數(shù)據(jù)格式 204
8.3.3 構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 接觸關系的定義 219
8.5.1 接觸關系參數(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 分離準則及軟件處理方法 234
8.6.1 分離準則 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 螺栓預緊分析實例 256
8.10 初始間隙分析實例 271
8.11 起落架結構分析實例 283
第9章 熱分析和熱機耦合分析 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 熱機耦合分析 326
9.4.1 熱機耦合分析涉及內容和方法 326
9.4.2 熱機耦合分析算例 329
第10章 非線性動力學分析 346
10.1 概述 346
10.2 非線性動力學分析 346
10.2.1 非線性瞬態(tài)響應分析界面接口 347
10.2.2 時間步定義 348
10.2.3 動力學積分方法 348
10.2.4 參數(shù)NDAMP和NDAMPM
的取值 350
10.3 動力學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)動力學分析實例 369
第11章 高級分析專題 381
11.1 裂紋擴展分析 381
11.1.1 虛擬裂紋閉合技術（VCCT） 381
11.1.2 粘接區(qū)模擬技術 383
11.1.3 采用VCCT法和粘接區(qū)技術模擬
裂紋擴展分析實例 384
11.1.4 采用粘接脫開模擬裂紋擴展算例 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模塊的應用案例 440
參考文獻 444
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