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四四类类问问题题有有限限元元分分析析的的MARC操操作作指指南南

《有限元分析及应⽤》

四类问题有限元分析的MARC操作指南

曾攀

(清华⼤学机械⼯程系)

本操作指南向初学者介绍MSC.MARC软件，采⽤逐步演⽰的⽅式，帮助使⽤者熟悉MSC.MARC/MENTAT的菜单操作，并

通过⼀系列的实例分析帮助使⽤者逐步掌握该软件的使⽤；内容涉及四类问题：平⾯静⼒问题、空间静⼒问题、振动模态分

析、材料⾮线性问题，具体内容如下。

MSC.MARC简介

平⾯带孔⽅板拉伸

3D带法兰⾼压油缸

悬臂梁的振动

斜拉桥的振动

封头等温塑性成形过程

1MSC.MARC简介

1.1MSC.MARC概述

MSC.MARC功能齐全的⾼级⾮线性有限元软件，具有极强的结构分析能⼒。为满⾜⼯业界和学术界的各种需

求，MSC.MARC提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬件平台上运⾏的系列产品。MSC.MARC的基本模块为MARC和

MENTAT。

MSC.MARC/MARC模块功能齐全的⾼级⾮线性有限元软件求解器，体现了30年来有限元分析的理论⽅法和软件实践的完美

结合。它具有极强的结构分析能⼒：

(1)可以处理各种线性和⾮线性结构分析包括：线性/⾮线性静⼒分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振动分析、

动⼒响应分析、⾃动的静/动⼒接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等；

(2)它提供了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，⼏乎每种单元都具有处理⼤变形⼏何⾮线性,材料⾮线性和包括

接触在内的边界条件⾮线性以及组合的⾼度⾮线性的超强能⼒；

(3)MARC的结构分析材料库提供了模拟⾦属、⾮⾦属、聚合物、岩⼟、复合材料等多种线性和⾮线性复杂材料⾏为的材料模

型；

(4)分析采⽤具有⾼数值稳定性、⾼精度和快速收敛的⾼度⾮线性问题求解技术。为了进⼀步提⾼计算精度和分析效

率，MARC软件提供了多种功能强⼤的加载步长⾃适应控制技术，⾃动确定分析曲屈、蠕变、热弹塑性和动⼒响应的加载步

长；

(5)⽹格⾃适应技术，以多种误差准则⾃动调节⽹格疏密，不仅可提⾼⼤型⾮线性结构分析精度，⽽且能对局部⾮线性应变集

中、移动边界或接触分析提供优化的⽹格密度，既保证计算精度，同时也使⾮线性分析的计算效率⼤⼤提⾼。此外，MARC⽀

持全⾃动⼆维⽹格和三维⽹格重划，⽤以纠正过度变形后产⽣的⽹格畸变，确保⼤变形分析的继续进⾏。

对⾮结构的场问题如包含对流、辐射、相变潜热等复杂边界条件的⾮线性传热问题的温度场，以及流场、电场、磁场，也提供

了相应的分析求解能⼒；并具有模拟流－热－固、⼟壤渗流、声－结构、耦合电－磁、电－热、电－热－结构以及热－结构等

多种耦合场的分析能⼒。

为了满⾜⾼级⽤户的特殊需要和进⾏⼆次开发，MSC.MARC提供了⽅便的开放式⽤户环境。这些⽤户⼦程序⼊⼝⼏乎覆盖了

MARC有限元分析的所有环节，从⼏何建模、⽹格划分、边界定义、材料选择到分析求解、结果输出、⽤户都能够访问并修改

程序的缺省设置。在MSC.MARC软件的原有功能的框架下，⽤户能够极⼤地扩展MARC有限元软件的分析能⼒。

MSC.MARC/MENTAT模块MSC.MARC的前后处理图形交互界⾯，与MARC求解器⽆缝连接。它具有以ACIS为内核的⼀流

实体造型功能；全⾃动⼆维三⾓形和四边形、三维四⾯体和六⾯体⽹格⾃动划分建模能⼒；直观灵活的多种材料模型定义和边

界条件的定义功

能；分析过程控制定义和递交分析、⾃动检查分析模型完整性的功能；实时监控分析功能；⽅便的可视化处理计算结果能⼒；

先进的光照、渲染、动画和电影制作等图形功能。并可直接访问常⽤的CAD/CAE系统，如：ACIS、AutoCAD、IGES、

MSC.NASTRAN、MSC.PATRAN、Unigaphic、Catia、Solidwok、SolidEdge、IDEAS、VDAFS、Po/ENGTNEER、

ABAQUS、ANSYS、PSTEP等。

MENTAT与MARC程序的关系如图1.1所⽰。MENTAT可以⾃动⽣成MARC分析计算所需要的输⼊⽂件model.dat，⽤户可以

在MENTAT的图形环境下运⾏MARC程序，此时MARC程序对⽤户来说处于后台，也可以利⽤model.dat，采⽤“un_mac”命

令运⾏MARC程序。MENTAT可以读⼊MARC运⾏产⽣的结果⽂件即后处理⽂件model.t19（格式化⽂件）或model.t16（⾮

格式化⽂件）进⾏数据结果的图形显⽰。当然⽤户可以采⽤其他⽅法⽣成MARC输⼊⽂件