有限元分析软件：NASTRAN二次开发_（15）.NASTRAN高级分析技术应用.docx

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NASTRAN高级分析技术应用

在上一节中，我们介绍了NASTRAN的基本分析功能和常用命令。本节将深入探讨NASTRAN的高级分析技术应用，包括非线性分析、动力学分析、优化分析等。这些高级技术能够帮助工程师解决更复杂的设计问题，提高分析的准确性和效率。

非线性分析

非线性分析概述

非线性分析是指在有限元分析中考虑材料非线性、几何非线性和接触非线性等因素的分析方法。这些非线性因素在许多实际工程问题中是不可避免的，因此非线性分析对于准确预测结构行为至关重要。

材料非线性

材料非线性分析主要考虑材料在不同应力状态下的行为变化，例如塑性变形、蠕变、超弹性等。NASTRAN通过定义不同的材料本构模型来实现材料非线性分析。

材料本构模型

NASTRAN支持多种材料本构模型，包括：

弹性模型（Elastic）：适用于线性弹性材料。

塑性模型（Plastic）：适用于金属材料的塑性变形分析。

超弹性模型（Hyperelastic）：适用于橡胶、塑料等高弹性材料。

定义材料非线性

在NASTRAN中，材料非线性的定义通常通过MAT卡片实现。以下是一个定义塑性材料的示例：

MAT1,1,0,0.3,0.0

MAT4,1,100000.0,0.0,0.0

PLAST,1,1,2

STRESS,1,200000.0,300000.0

MAT1：定义线性弹性材料。

MAT4：定义塑性材料。

PLAST：定义塑性材料的类型。

STRESS：定义应力-应变曲线。

几何非线性

几何非线性分析主要考虑大变形、大位移等因素。NASTRAN通过定义不同的单元类型和分析类型来实现几何非线性分析。

几何非线性分析类型

NASTRAN支持的几何非线性分析类型包括：

静力分析（Static）：考虑大变形和大位移。

动力分析（Dynamic）：考虑动态加载下的大变形。

定义几何非线性

在NASTRAN中，几何非线性的定义通常通过SOL卡片和PARAM卡片实现。以下是一个定义静力非线性分析的示例：

SOL106

PARAM,NLBAND,10

PARAM,NLGEOM,YES

SOL106：指定非线性静力分析。

PARAM,NLBAND,10：定义非线性求解的带宽。

PARAM,NLGEOM,YES：启用几何非线性分析。

接触非线性

接触非线性分析主要考虑结构之间接触和分离的行为。NASTRAN通过定义接触单元和接触条件来实现接触非线性分析。

接触单元

NASTRAN支持多种接触单元类型，包括：

CONTA174：定义接触面。

CONTA175：定义接触点。

CONTA176：定义接触线。

定义接触条件

在NASTRAN中，接触条件的定义通常通过BOLT、RIGID和FORCE等卡片实现。以下是一个定义接触面的示例：

CONTA174,1,1,2,3,4

CONTB174,2,1,2,3,4

BOLT,1,2,10000.0

CONTA174：定义接触面1。

CONTB174：定义接触面2。

BOLT：定义接触面之间的螺栓连接。

非线性分析示例

以下是一个具体的非线性分析示例，考虑一个简化的二维模型，包含材料非线性和几何非线性：

BEGINBULK

$定义节点

GRID,1,0.0,0.0,0.0

GRID,2,1.0,0.0,0.0

GRID,3,0.0,1.0,0.0

GRID,4,1.0,1.0,0.0

$定义单元

CQUAD4,1,1,2,4,3

$定义材料

MAT1,1,0,0.3,0.0

MAT4,1,100000.0,0.0,0.0

PLAST,1,1,2

STRESS,1,200000.0,300000.0

$定义边界条件

SPC,1,123,0.0

SPC,2,123,0.0

$定义载荷

FORCE,1,3,10000.0,0.0,0.0

$定义分析类型

SOL106

PARAM,NLBAND,10

PARAM,NLGEOM,YES

$结束

ENDDATA

动力学分析

动力学分析概述

动力学分析是指在有限元分析中考虑时间历程和动态载荷对结构的影响。NASTRAN支持多种动力学分析类型，包括瞬态响应分析、频域分析和模态分析等。

瞬态响应分析

瞬态响应分析用于模拟结构在动态载荷作用下的时间历程响应。以下是一个定义瞬态响应分析的示例：

SOL111

PARAM,TSTEP,100

PARAM,T