Patran的小tip

Patran/nastran问答（要求加分啊，这篇不错的说）Q：对于有限元或MSC.NASTRAN的初学者，MSC.NASTRAN有哪些入门手册？A：MSC.NASTRANGettingStartedUser'sGuide与MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers。Q：如何找到MSC.NASTRAN在不同工作平台的运算效率比较资料？A：从网址可找到相关资料。Q：在MSC.NASTRAN分析时若在*.f06文件出现fatalmessage9050时代表什么情況？A：此为有限元分析初学者最容易遇到的错误信息。就静力分析而言，它代表你定义的模型约束条件不足，造成结构在外力作用下会有刚体运动(RigidBodyMotion)或机构(Mechanism)的状況。详情请参考MSC.NASTRANReferenceManual第15章或是MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers中Miscellaneous部份的WhatisMeantbytheTermMechanism?一节。Q：在MSC.NASTRAN分析时若在*.f06文件出现fatalmessage3060时代表什么情況？A：它代表MSC.NASTRAN在分析时无法找到授权密码，或是授权密码过期或错误。详情请参考MSC.NASTRANReferenceManual第15章或是MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers中DiagnosticMessages部份的WhatDoesUserFatalMessage3060…OptionxxxNotinApprovedListMean?一节。Q：甚么时候該使用参数K6ROT？是不是所有的板单元都可使用K6ROT？A：K6ROT代表CQUAD4,CTRIA3,CQUADR与CTRIAR等单元在法线向量(NormalVector)方向上的旋转刚度，对CQUAD8和CTRIA6是没有作用的。基本上在MSC.NASTRAN的求解序列101中，它的缺省值为零；在非线性的求解序列(106和129)中，它的缺省值为100。而参数AUTOSPC可用以解决平板K6ROT在K6ROT=0时的奇异性(singularity)，但对曲板则有问题。在MSC.NASTRAN另外有参数SNORM可用以解决曲板的奇异性。详情请参考MSC.NASTRANReferenceGuide第六部份或是MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers中Elements部份的WhatValueShouldIUseforK6ROT一节。Q：为什么用SPCD来定义强制位移，MSC.NASTRAN分析后结构如果变形仍为零？A：在MSC.NASTRAN中，如果在某个点的某方向用SPCD定义了强制变形，则在相同方向上亦须用SPC或SPC1将以固定，否则就会出现变形不生效的状況。Q：在MSC.NASTRAN分析时若在*.f06文件出现fatalmessage2101时代表什么情況？A：如果一个节点已经由MPC(MultiplePointsConstraint)定义为dependentnode，则表示它的某些自由度将依賴independentnode来决定，故SPC只能定在independentnode上。Fatalmessage2101会出现是因为用户把SPC定在dependentnodes上。Q：当分析大模型或是运行动态、非线性分析时，会遇到内存或临时文件硬盘空间不足的问题，有没有辦法在运行分析前就預知所需的内存或临时文件硬盘空间，而不必浪费时间去尝试错误？A：决定分析时所需内存或临时文件大小的因素很多，除了节点数量之外，也受分析类型的影响。为解决用户的困擾，MSC.NASTRAN提供有特殊的工具，让用户在真正运行分析前就得到預估量：那就是运行分析程序时，增加一个Keyword—“estimate。有关estimate的使用请参考MSC.NASTRANConfigurationandOperationGuide.Q：利用TABLES1卡来定义非线性应力-应变曲线，其Xi,Yipairs中的Xi代表应力、Yi代表应变嗎？A：相反地，Xi代表应变，Yi代表应力。Q：我想做模态分析(NormalmodesAnalysis)或屈曲分析(BucklingAnalysis)，但结构中有Preload(或Prestress)存在，MSC.NASTRAN可以做嗎？如果可以，如何做？A：MSC.NASTRAN中可以做Preload(或Prestress)的模态分析和屈曲分析。基本上Preload会影响结构的刚度，故分析必须把其对结构刚度的影响納入。详情请参考MSC.NASTRANReferenceManual第15.3.14与15.3.15节。Q：何处可以找到非线性分析数值理論与应用的相关资料？A：基本上非线性分析是将载荷切割成几个增量区段，在每个区段视几何非线性(大位移)、材料非线性或收斂速度的需求做刚度矩阵(stiffnessmatrix)的重新计算，然后迭代尋找能与增量载荷平衡的增量位移，对于非线性程度愈高的问题，则载荷的增量区段必须縮短或刚度矩阵的计算頻率必须提高以取得收斂的结果。而对于非线性屈曲问题，则必须选用弧長追蹤法(Arc-LengthMethod)以偵測迭代过程中载荷可能骤減的现象。关于非线性分析的用户介面请参考MSC.NASTRANReferenceManual第15.3节，而详细的数值理論部份请参考MSC.NASTRANHandbookforNonlinearAnalysis第三章。Q：如何改善非线性接触问题的收斂性？A：因为在非线性接触(Contact)问题中可能出现刚度骤增(甫接触过程)或骤減的现象以导致收斂解不易获得，建议可提高刚度矩阵更新的頻率以提高收斂性。最简便的方法则是将非线性静力分析的控制卡NLPARM中的KMETHOD设为ITER，而KSTEP设为1；或非线性瞬态分析的控制卡TSTEPNL的METHOD设为TSTEP，而KSTEP设为1；以最高頻率的刚度矩阵更新换取最佳的收斂性。Q：为何我使用CBAR单元，不管是几何非线性或材料非线性均未能发生作用？A：在MSC.NASTRAN中并非所有的单元均具有非线性的性质，而CBAR单元就是其中之一。关于有哪些单元支持几何非线性或材料非线性，请参考MSC.NASTRANReferenceManual第15.3.8节。Q：什么是多点约束(Multiple-Points-Constraint，简称MPC)，它的用途又在哪里？A：MPC是一个数学关系式用来代表不同节点(Grid)间的位移自由度的线性组合，它可以用来定义两个物件的接合、将一群节点定义为刚体、连接不同类型之单元(1D对3D或2D对3D)、或输出两节点的相对位移。有兴趣的读者请参考MSC.NASTRANReferenceManual第5.5节或MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers3rdEdition之Elements部份有关RigidElements之说明。Q：如何连接1D与3D单元、或是2D与3D单元？A：基本上因为不同类型单元在共用节点的刚度矩阵自由度并不相同，需要利用MPC来消弭此刚度矩阵自由度不相容的问题。但MPC对于MSC.NASTRAN的初学者来说使用起来可能稍有难度，所以MSC.NASTRAN自69版开始又提供了RSSCON单元，让用户有较简便的方式来定义2-D对3D单元连接。有关于不同类型单元连接技术细节请参考MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers3rdEdition有关Modeling部份之说明。Q：RBE2与RBE3单元之差别？A：基本上RBE2是用来定义结构强度远大于其他部份之结构（可忽略其变形），若将外力作用在其independentnode上，则亦可将外力均布到dependentnodes上，但基本上所有节点(node)的相对几何关系并不会改变（就像一个刚体）；而RBE3则是纯粹用来定义力的分配，但仍容许其定义节点(node)的相对几何关系有所变更。细节请参考MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers3rdEdition的Elements部份有关RigidElements的说明。Q：如何模拟加肋的平板？A：如果加强肋截面为矩形，则加强肋可用2D单元模拟；但若为其他形状截面，则使用1D单元(CBAR或CBEAM)将是较佳的选择，但必须注意如果使用2D单元的节点直接定义1D单元，则1D单元截面中性軸与定义节点间将有偏移量(offset)要定义。详情请参考MSC.NASTRANCommonQuestionsandAnswers3rdEdition之Modeling部份有关HowShouldIModelaStiffenedPlate的说明。Q：当MSC.NASTRAN运行时出现硬盘空间不足的问题，如何更改其目录设定？A：临时文件所在目录是由参数sdir所决定，此参数可在运行MSC.NASTRAN分析程序时直接作为附加选項，或是修改位于MSC.NASTRAN软件安装目录之conf子目录下nast705rc文件中的永久设定。Q：如何在不同电脑工作平台间转换xdb文件？A：如果两工作平台的二进制(binary)格式相容则可以直间传输复制；若不相容则可利用MSC.NASTRAN所提供的trans与receive程序做传输转换。细节请参考MSC.NASTRANConfigurationandOperationsGuide有关UtilityProgram一章的说明。Q.MSC/NASTRAN的管道的曲率中心如何确定?APBEND单元的曲率半径中心是线单元A-B的中垂线与AO(A为单元的起点,O为CBEND卡给定的用于确定管道方向的节点)或矢量(CBEND卡中给)方向的交点.详见MSC/NASTRANV70.5QuickReferenceManual第517页.Q：什么是PATRANSharewareUtilities?Ａ：MSC.PATRAN提供了一些免费而好用的工具程序在安装光盘中，用户可以透过这些小工具简化许多日常的操作。而因为这些工具尚未通过严格的一系列完整測试，用户在使用上请稍加注意。8.0版的用戶若须要安装这些小工具，请参照以下方法：UNIX版：运行安装光盘中的mscsetup，指定适当的安装目录后，选取安装1.MSC.PATRANCoreApplication并运行4.CustomInstallation。进入下层选单之后，将1~5的选項全部都切换成no不要安装，接著按下C继续。在此选取2.MSC.PATRANPCLutilities后，順著指示即可将这些工具安装到硬盘中。若要使用这些Utilities，则请先切换到以下目录/msc/patran80/shareware/msc/unsupported/utilities，将p3epilog.pcl复制到/msc/patran80下，并改名为p3patran.pcl。下次进入PATRAN时，便会发现在主选单的右边将会出现一个utilities的菜单。WindowsNT版在安装时，已经内定将此一工具选取安装，用户只需将c:\msc\patran80\shareware\msc\unsupported\utilities\p3epilog.pcl复制到c:\msc\patran80下，并改名为p3patran.pcl即可。若当初安装时并未安装此一选項，则请重新安装CoreApplication中的MSC.PATRANPCLutilities。針对各个不同的工具程序，在上方都有一个ShowDescription…的按钮，針对功能做个大致的介紹。坐而言不如起而行，请大家现在就来试试这些好用的小工具吧！