1、有限元分析類型So lu tic n Type:LINEAR STATICC IJOULINzAR STATICC NORMAL MODESC BUCKLJHGr COMPLEX EIG已NHLUEC FREQUENCY RESPONSEC TRAHSETJT RESPONSEC MONLlMEARTRANSfHTC IMPLICIT NONLfMEA尺C DDAM SolutiorSelect ASETPSET |一、nastran中的分析種類（i）靜力分析靜力分析是工程結(jié)構(gòu)設(shè)計人員使用最為頻繁的分析手段，主要用來求解結(jié)構(gòu)在與時間無關(guān)或時間作用效 果可忽略的靜力載荷（如集中載荷、分布載荷、溫

2、度載荷、強(qiáng)制位移、慣性載荷等）作用下的響應(yīng)、得出所 需的節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)力、約束反力、單元內(nèi)力、單元應(yīng)力、應(yīng)變能等。該分析同時還提供結(jié)構(gòu)的重量和重心 數(shù)據(jù)。（2 ）屈曲分析屈曲分析主要用于研究結(jié)構(gòu)在特定載荷下的穩(wěn)定性以及確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的臨界載荷，NX Nastran中的屈曲分析包括兩類：線性屈曲分析和非線性屈曲分析。（3）動力學(xué)分析NX Nastran在結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析中有非常多的技術(shù)特點(diǎn)，具有其他有限元分析軟件所無法比擬的強(qiáng)大分析 功能。結(jié)構(gòu)動力分析不同于靜力分析，常用來確定時變載荷對整個結(jié)構(gòu)或部件的影響，同時還要考慮阻尼及 慣性效應(yīng)的作用。NX Nastran的主要動力學(xué)分析功能：如特征模態(tài)分析

3、、直接復(fù)特征值分析、直接瞬態(tài)響應(yīng)分析、模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析、響應(yīng)譜分析、模態(tài)復(fù)特征值分析、直接頻率響應(yīng)分析、模態(tài)頻率響應(yīng)分析、非線性瞬態(tài)分析、 模態(tài)綜合、動力靈敏度分析等可簡述如下：正則模態(tài)分析正則模態(tài)分析用于求解結(jié)構(gòu)的固有頻率和相應(yīng)的振動模態(tài)，計算廣義質(zhì)量，正則化模態(tài)節(jié)點(diǎn)位移，約束力和正則化的單元力及應(yīng)力，并可同時考慮剛體模態(tài)。復(fù)特征值分析復(fù)特征值分析主要用于求解具有阻尼效應(yīng) 的結(jié)構(gòu)特征值和振型，分析過程與實特征值分析類似。此外Nastran 的復(fù)特征值計算還可考慮阻尼、質(zhì)量及剛度矩陣的非對稱性。瞬態(tài)響應(yīng)分析（時間 - 歷程分析） 瞬態(tài)響應(yīng)分析在時域內(nèi)計算結(jié)構(gòu)在隨時間變化的載荷作用下的動力響應(yīng)，

4、分為直接瞬態(tài)響應(yīng)分析和模態(tài) 瞬態(tài)響應(yīng)分析。兩種方法均可考慮剛體位移作用。直接瞬態(tài)響應(yīng)分析 該分析給出一個結(jié)構(gòu)隨時間變化的載荷的響應(yīng)。結(jié)構(gòu)可以同時具有粘性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼。該分析在 節(jié)點(diǎn)自由度上直接形成耦合的微分方程并對這些方程進(jìn)行數(shù)值積分，直接瞬態(tài)響應(yīng)分析求出隨時間 變化的位移、速度、加速度和約束力以及單元應(yīng)力。模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析 在此分析中，直接瞬態(tài)響應(yīng)問題用上面所述的模態(tài)分析進(jìn)行相同的變換，對問題的規(guī)模進(jìn)行壓縮， 再對壓縮了的方程進(jìn)行數(shù)值積分，從而得出與用直接瞬態(tài)響應(yīng)分析類型相同的輸出結(jié)果。隨機(jī)振動分析 該分析考慮結(jié)構(gòu)在某種統(tǒng)計規(guī)律分布的載荷作用下的隨機(jī)響應(yīng)。例如地震波，海洋波，飛機(jī)超過建筑物

5、的氣壓波動， 以及火箭和噴氣發(fā)動機(jī)的噪音激勵， 通常人們只能得到按概率分布的函數(shù)， 如功率譜密度 （PSD） 函數(shù)，激勵的大小在任何時刻都不能明確給出，在這種載荷作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)就需要用隨機(jī)振動分析來計算 結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。 NX Nastran 中的 PSD 可輸入自身或交叉譜密度， 分別表示單個或多個時間歷程的交叉作用的頻 譜特性。計算出響應(yīng)功率譜密度、自相關(guān)函數(shù)及響應(yīng)的 RMS 值等。計算過程中， NX Nastran 不僅可以像其 他有限元分析那樣利用已知譜，而且還可自行生成用戶所需的譜。響應(yīng)譜分析 響應(yīng)譜分析（有時稱為沖擊譜分析）提供了一個有別于瞬態(tài)響應(yīng)的分析功能，在分析中結(jié)構(gòu)的激勵用各

6、個小的分量來表示，結(jié)構(gòu)對于這些分量的響應(yīng)則是這個結(jié)構(gòu)每個模態(tài)的最大響應(yīng)的組合。頻率響應(yīng)分析 頻率響應(yīng)分析主要用于計算結(jié)構(gòu)在周期振蕩載荷作用下對每一個計算頻率的動響應(yīng)。計算結(jié)果分實部和 虛部兩部分。實部代表響應(yīng)的幅度，虛部代表響應(yīng)的相角。直接頻率響應(yīng)分析直接頻率響應(yīng)通過求解整個模型的阻尼耦合方程，得出各頻率對于外載荷的響應(yīng)。該類分析在頻域 中主要求解兩類問題。第一類是求結(jié)構(gòu)在一個穩(wěn)定的周期性正弦外力譜的作用下的響應(yīng)。結(jié)構(gòu)可以 具有粘性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼，分析得到復(fù)位移、速度、加速度、約束力、單元力和單元應(yīng)力。這些量 可以進(jìn)行正則化以獲得傳遞函數(shù)。第二類是求解結(jié)構(gòu)在一個穩(wěn)態(tài)隨機(jī)載荷作用下的響應(yīng)。此載荷

7、由它的互功率譜密度定義。而結(jié)構(gòu)載 荷由上面所提到的傳遞函數(shù)來表征。分析得出位移、加速度、約束力或單元應(yīng)力的自相關(guān)系數(shù)。該 分析也對自功率譜進(jìn)行積分而獲得響應(yīng)的均方根值。模態(tài)頻率響應(yīng) 模態(tài)頻率響應(yīng)分析和隨機(jī)響應(yīng)分析在頻域中解決的兩類問題與直接頻率響應(yīng)分析解決相同的問題。結(jié)構(gòu)矩陣用忽略阻尼的實特征值分析進(jìn)行了壓縮，然后用模態(tài)坐標(biāo)建立廣義剛度和質(zhì)量矩陣。該分 析的輸出類型與直接頻率響應(yīng)分析得到的輸出類型相同。NX Nastran 的模態(tài)擴(kuò)張法（殘余矢量法）可以估算高階模態(tài)的作用，以確保參加計算的頻率數(shù)足以 使模態(tài)法的響應(yīng)分析的計算精度顯著提高。聲學(xué)分析NX Nastran 中提供了完全的流體 - 結(jié)

8、構(gòu)耦合分析功能。 這一理論主要應(yīng)用在聲學(xué)及噪音控制領(lǐng)域， 例如車 輛或飛機(jī)客艙的內(nèi)噪音的預(yù)測分析。（4）非線性分析實際工程問題中， 很多結(jié)構(gòu)響應(yīng)與所受的外載荷并不成線性關(guān)系。 由于非線性， 結(jié)構(gòu)中可能產(chǎn)生大位移、 大轉(zhuǎn)動或多個零件在載荷作用下接觸狀態(tài)不斷發(fā)生變化。要想更精確地反映實際問題，就必須考慮材料和幾 何、邊界、單元等非線性因素。 NX Nastran 強(qiáng)大的非線性分析功能為設(shè)計人員有效地設(shè)計產(chǎn)品，減少額外成 本提供了一個十分有用的工具。（ 5）熱傳導(dǎo)分析 熱傳導(dǎo)分析通常用來校驗結(jié)構(gòu)零件在熱邊界條件或熱環(huán)境下的產(chǎn)品特性，利用 NX- Nastran 可以計算出結(jié)構(gòu) 內(nèi)的熱分布狀況，并直觀

9、地看到結(jié)構(gòu)內(nèi)潛熱、熱點(diǎn)位置及分布。用戶可通過改變發(fā)熱元件的位置、提高散熱 手段或絕熱處理或用其他方法優(yōu)化產(chǎn)品的熱性能。（6）空氣動力彈性及顫振分析 氣動彈性問題是應(yīng)用力學(xué)的分支，涉及氣動、慣性及結(jié)構(gòu)力間的相互作用，在 NX Nastran 中提供了多種有效的解決方法。人們所知的飛機(jī)、直升機(jī)、導(dǎo)彈、斜拉橋乃至高聳的電視發(fā)射塔、煙囪等都需要?dú)鈩訌椥苑矫?的計算。（ 7）流-固耦合分析流 -固耦合分析主要用于解決流體 （含氣體） 與結(jié)構(gòu)之間的相互作用效應(yīng)。 NX Nastran 中擁有多種方法求解完 全的流 -固耦合分析問題，包括：流 -固耦合法、水彈性流體單元法、虛質(zhì)量法。二、模態(tài)分析和頻率響應(yīng)分

10、析的概念模態(tài)分析和頻率響應(yīng)分析的確是兩個不同的概念。 模態(tài)是結(jié)構(gòu)固有的一種特性，它只與結(jié)構(gòu)的形狀、約束形式、材料特性等有關(guān)，而與其他輸入（例如加 載）無關(guān)。模態(tài)分析主要目的有：了解結(jié)構(gòu)的共振區(qū)域，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一定的指導(dǎo)；對計算模型進(jìn)行校驗， 驗證你做仿真計算的模型是否正確；開展瞬態(tài)分析、譜分析的基礎(chǔ)。而頻率響應(yīng)分析則是指結(jié)構(gòu)對一載荷 （可以是沖擊載荷， 也可能是一頻率在一定范圍內(nèi)的載荷） 的響應(yīng)。 頻率響應(yīng)分析的目的是確定結(jié)構(gòu)上兩點(diǎn)的輸入輸出關(guān)系（一般以頻率為橫坐標(biāo)） 。1 、模態(tài)分析亦稱振型分析指結(jié)構(gòu)動態(tài)特性的理論分析與實驗分析。目的是確定結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)，如固有頻率、阻尼、振型等。理論分析

11、采用有限元法。在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和所劃分的有限單元數(shù)目過多時，采用簡化的方法使有限元模型的 自由度減少，或用模態(tài)綜合法，把結(jié)構(gòu)劃分為若干個子結(jié)構(gòu)，先求出子結(jié)構(gòu)的模態(tài)，再進(jìn)行綜合。實驗分析是利用模擬實驗設(shè)施，激勵結(jié)構(gòu)使其作橫向彎曲振動、縱向振動和扭轉(zhuǎn)振動，通過實時分析儀 和計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，測試結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，給出模態(tài)參數(shù)。實驗分析的結(jié)果用于驗證理論計算結(jié)果的 精確性，并找出改進(jìn)分析精度的途徑。廣泛應(yīng)用于航空、航天器的振動性能分析，以及機(jī)器和一些大型建筑 （如橋梁）的故障診斷與監(jiān)測。2、頻率響應(yīng)分析Seed Result CasesDefault. A1:Mode 1 : Freq. = 135.1

12、9Default, A1:Mode 2: Freq. = 513.69Default, A1: Mode 3: Freq. = B41.3flDefault, A1：l/cde 4： Freq. = 11BB2 Default, A1:Mcde 5 : Freq. = 2349.4 Default, AtMode 6: Freq. = 2795.Default. Atr/adf 7： Freq -360.3Default, At Mode 8 : Freq. - 4115.4 Default, AlMode 9 : Freq. - 4591Av ii .di I. sC i X i4fli M

13、i * 鼻 Z向上的頻率響應(yīng)Y向上的頻率響應(yīng)f e nquHocy e Hapniu'R. uh: 3LEGEJM DNVidia 14?- Di書昌Damp曲.TrfKloiQnal ZZ*LEGENDfJade 258: OisplaDemcnls. Tr-snsliiranal YYfflu DEJEmu 巴一 百匚 aJJwyrn-g-Q12卜T800005 14叫叩5 Ao H|鎖網(wǎng)聒-1 2EHJU4 t111311m丸 U> 口E 如価 2 BOD+M 1 qq*QQ3 帥FluencyMagnitude響應(yīng)的振幅Q.DtkKfl -I.2D-KJ7 -a.SMn?-£0D-W7 -Frequency2.00+KG 電 DOW 噸 BQD2 R.tM+DCC !.&>00312D<fl3