Patran教程【全14章】

MSC.Patran先进CAE前后处理器公认CAE标准第一章MSC.Patran综述1.MSC.Patran及其特点MSC.Patran是MSC公司开发的有限元前后处理系统▲开放工程分析框架结构▲▲对CAD软件开放▲▲对FEM软件的开放▲▲对材料信息系统的开放▲强大的布尔计算、实体建模、抽取中面、几何编辑功能▲强有力的网格生成功能▲逼真的结果可视化功能▲开放的软件开发环境▲▲Patran提供编程语言—PCL语言，是用户进行专用软件二次开发的工具2.MSC.Patran分析一般流程建几何模型选分析程序建分析模型提交分析评价结果MSC.Patran分析流程图▲建几何模型▲▲直接在Patran中建立▲▲读入CAD软件输出模型CAD软件接口：CATIA,Pro/Engineer,CADDS5,Euclid,UG,AutoCAD,SolidWorks,SolidEdge数据交换格式：IGES,STEP203,STEP209相同CAD软件建模核心：Parasolid,ACIS▲▲读入CAD软件输出模型进行修改▲选分析程序▲▲分析程序共性：几何、网格划分、网格检查个性：材料本构、单元类型、分析过程▲▲MSC.Patran支持的分析程序MSC.NastranAbaqusMSC.DytranANSYSMSC.MarcPamcrashMSC.FatigueFluentMSC.Advanced_FEAStarCDMSC.PatranFEA……MSC.PatranThermal………….▲建分析模型▲▲网格划分▲▲创建材料▲▲确定单元特性▲▲施加约束及载荷▲递交分析▲▲设置分析类型▲▲设置求解参数分析参数（计算控制、结果输出等）工况▲▲提交▲评价分析结果▲▲读入分析结果▲▲分析结果后处理通过Results,Insight,XY-Plot进行后处理▲Patran界面与分析流程关系3.MSC.Patran用户界面风格▲Patran界面组成Patran界面由MainForm，Viewport和ApplicationWidget组成▲▲MainForm▲▲▲MenuBar◆包括File,Group,Viewport,Viewing,Display,Preference,Tools,InsightControl和Utilities(缺省不出现）◆只影响全局性环境或共用操作，如视角，色彩，个人偏爱等◆与求解器及分析步骤无关▲▲▲Application◆由Geometry,FiniteElement,Load/BCs,Materials,Properties,Fields,LoadCases,Analysis,Results,Insight和X-YPlot按钮组成◆每个按钮，对应分析过程一部分◆按下任一个，右边出现相应ApplicationWidget▲▲▲ToolBar（快捷访问图符菜单）◆用户自定制的快捷图符菜单▲▲▲HistoryBox（历史窗口）◆显示操作PATRAN每一步过程。▲▲▲CommandLine（命令行）◆命令行输入。▲▲▲SystemIconPatran在线帮助文档资料刷新屏幕调整窗口在屏幕上可见性显示设置复位Undo,取消上一次操作(仅一次）终止操作PATRAN运行状态绿色表等待用户输入蓝色表Patran正运行,可用终止红色表Patran正运行,用无效▲ApplicationWidget▲▲典型的ApplicationWidget风格▲▲按钮功能Action:动作Object:对象Method(Type):方式Apply(Cancel):点Apply后，才从Form中读数据，否则输入数据无效；▲▲常用Motif工具SelectDatabox数据选择框Togglebutton二相开关Pushbutton按钮DataSelection数据选择Slidebar滚动杆Pulldownoroptionmenu下拉菜单4.数据输入▲鼠标屏幕上拾取作用：选一个对象方法：光标移到对象上，点左键作用：追加选择方法：按住shift键，点动鼠标左键。+拖动作用：矩形框选择方法：按鼠标左键，拖动出现矩形框，矩形框对象被选中+作用：多边形选择方法：按住ctrl键，左键点动，出现一多边形框，再点起点，多边形内对象被选中作用：取消一个对象方法：光标移到对象上，点右键作用：循环选择方法：按住shift，点右键▲鼠标中键用法▲按句法直接输入▲▲几何编号几何名称关键字示例意义点PointPoint1:24:31到24号点，间隔为3；即1，4，7，10，13，16，19，22。Solid55.3.1.155号实体第三面第一边1号顶点线CurveCurve38213号，第8号，第21号曲线Surface3.23号面上的第2号边面SurfaceSurface1:200:21到100号面，间隔2Solid10.210号实体2号面体SolidSolid10:50:31到100号实体，间隔3向量VectorVector5平面PlanePlane2坐标系CoordCoord1.31号坐标系的z轴▲▲有限元编号FEM名称关键字示例意义节点NodeNode1:24:31到24号节点，间隔为3；即1，4，7，10，13，16，19，22。Node17111、7、11号节点单元ElmElm38213号，8号，21号单元▲▲直接输入点坐标值方括号表坐标点如：[0，25，-3.2]或[0/25/-3.2]或[025-3.2]都表点（0，25，-3.2）[XN28，ZP5，-64/200]表X坐标与28号结点X坐标相同，Y坐标与5号点Z坐标相同，Z坐标为-0.32.▲▲直接输入矢量尖括号表示矢量如：1，0，2.3▲▲坐标轴二个点用大括号括起表一坐标轴如：{[1，6，2][9，12，6]}，{Point2[9126]}{Point2[X12Y126]}▲▲通判符使用#：最大编号s,p：曲面n：结点c,l：曲线t：thrupt,g：几何点el：单元如：s1:#表1号到最高ID号的全部曲面；n52T200表52到200号结点▲▲变量使用▲▲▲指定变量类型▲▲▲赋予常数▲▲▲在Selectdatabox中输变量名如：realradiusradius=5.0[‘radius‘,0.0.0]▲▲SelectMenuSelectMenu是选择过滤器当点某Selectdatabox数据输入区后，相应SelectMenu会自动弹出如选点，弹出PointSelectMenu,选线，弹出CurveSelectMenu，选面，弹出SurfaceSelectMenu选体，弹出SolidSelectMenu等典型点选择菜单任何点几何点结点二线交点线上一点面上顶点点面交点面上任意拾取一点输入点坐标或在屏幕上任意点5.PATRAN有关的文件名称类型介绍Modelname.db数据库Madelme.db.bkup数据库备份Patran.ses.number对话文件记录从本次进入到退出Patran的所有对话过程Modelname.db.jou日志文件记录从模型创建到目前的所有PCL命令。若数据库不慎删除，可根据日志文件恢复。Settings.pcl偏好设置文件ASCII文件。起动Patran会自动依据该文件设置Patran的环境变量。p3epilog.pclASCII文件，类似于DOS的autoexec.bat，Patran起动时，自动执行该文件。6.在线帮助7.联系地址•MSC公司的地址：•MSC公司中国的地址：•MSC公司北京办事处•电话：[phone]•68330108•传真：[phone]•MSC公司成都办事处•电话:[phone]•传真：6199276第二章几何建模(Geometry)1.Geometry概述▲Patran几何建模目的有限元网格划分材料、单元特性定义边界条件、载荷施加▲一般的流程◆从CAD读入，不作任何处理◆从CAD读入，在Patran中几何编辑◆直接在Patran中创建!!!几何建模不是Patran目的▲几何分类及描述任何几何在Patran中都由Point、Curve、Surface、Solid构成▲▲点0维几何，用X,Y,Z三坐标描述，缺省蓝绿色（cyan）▲▲曲线Patran中分为：简单曲线（ASMCurve）和复杂曲线（ChainedCurve）简单曲线：由两端点P1，P2及参数坐标ξ(0~1)描述。缺省黄色((Yellow)ξ=0起点参数，ξ=1终点参数复杂曲线:多条简单曲线合并而成，可封闭，可不封闭，显示为紫红色▲▲曲面Patran中分为：简单或参数曲面(ParametricSurface或simpleSurface)复杂曲面(GeneralSurface或TrimmedSurface)简单曲面:3边或4边的空间曲面可用P1,P2,P3,P4四顶点坐标及ξ1、ξ2二参数坐标描述可增加显示线(displayline)显示曲面内部曲率变化显示为绿色(Green)简单曲面可以用IsoMesh(mapped)或Paver划分器划分网格复杂曲面：任意形状封闭外边界和任意多任意形状封闭内边界一般内外封闭曲线都是复杂曲线任何曲面都可用复杂曲面表示超过4条边的曲面一定为复杂曲面显示为洋红色(Magenda)复杂曲面只能用Paver划分器划分网格▲▲实体Patran中分为：简单实体（ParametricSolid)B-rep实体(BoundaryrepresentationSolid）简单实体：只能是四面体,五面体或六面体可用P1~P8八个顶点可用ξ1,ξ2,ξ3三参数表示显示为蓝色（Blue）简单实体可用IsoMesh(mapped)网格划分器将实体划分为六面体、五面体单元；也可以Tet网格划分器将实体划分为四面体单元B-rep实体：由边界面描述的实体，可表任何实体CAD软件读入的模型，都属B-rep实体显示为白色（White）B-rep实体只能以Tet网格划分器将实体划分为四面体单元▲▲平面、向量平面：由面内的点和法向定义向量：由大小、方向、原点定义用途：建立几何▲几何拓扑描述■体(Body)由面(Face)构成Face由边(Edge)构成边由顶点(Vertex)构成■上级拓扑存在，其子拓扑已存在2.读入几何模型(1)File=Import(2)选source(3)指定ImportFile(4)指定输入选项(4)点Apply■步骤：（6）CAD几何统计确定直接从CAD读几何模型时产生的中性文本文件MSC/ARIES几何模型通过该格式访问IGES标准可读入，也可输出几何bdf文件,Nastran标准输入文件，也可在MenuBar中Analysis输入可合并Patran数据库,自动处理重复名称、编号可进行参数设置SolidWork几何可读入■Patran读入文件类型在Patran读模型时,隐去(Suppress)分析中不必要的CAD细节3.创建、编辑几何Create(创建)Delete(删除)Edit(编辑)Show(显示)Transform(变换)Verify(检验)Associate(相关)Disassociate(删相关)Renumber(重编号)Point(点)Curve(线)Surface(曲面)Solid(体)Coord(坐标系)Plane(平面)Vector(矢量)▲点(Point)■建立点(Create/Point)方法说明XYZ根据[X，Y，Z]创建点，可在Databox中用鼠标拾起，或在屏幕上捕捉Interpolate按均匀或等比方式在二点间产生N个点ArcCenter在曲率中心创建点Extract在曲线或边指定位置创建点。如：ξ=0.5点为中点，ξ=0.333为三等分点Intersect在二线或边交点处，创建点Offset给定偏置位移，创建点Pierce创建线与面交点Project点投影到线、面、体上创建点■显示点(Show/Point)方法说明