本书介绍了国际**的有限元分析软件MSC Nastran的隐式非线性分析技术及使用方法，包括软件总体介绍，非线性分析类型及求解策略，非线性分析的设置、监控以及错误修改，矩阵方程的求解方法，分析结果的输出及后处理，工程应用中常见的材料模型，常用的单元类型，几何非线性与屈曲分析技术，接触分析技术及使用方法，热分析和热机耦合分析有关功能，非线性动力学分析功能及使用方法，裂纹扩展分析技术、惯性释放、刹车啸叫、重启动、二次开发等**功能和常见问题解答等。 本书内容比较丰富，读者可以根据需要进行选择性阅读。要充分掌握软件的相关功能，需要多实践。本书实例较多，实用性强，实例相关的文件可到网站（www.waterpub.com.cn或www.wsbookshow.com）下载。 读者对象： 本书适合作为广大工程技术人员和理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生及教师学习MSC Nastran软件的学习用书和使用参考书。

前言 第1章 软件总体介绍 1 1.1 概述 1 1.2 MSC Nastran相关的文档 2 1.3 MSC Nastran隐式非线性求解器SOL 400 3 1.4 SOL 400的分析功能 4 1.5 MSC Nastran 文件架构介绍 6 1.5.1 MSC Nastran输入文件概要介绍 6 1.5.2 MSC Nastran 输入转换 7 1.5.3 各部分数据介绍 8 1.6 SOL 400实例 8 1.6.1 建模、分析前的考虑 8 1.6.2 分析所用模型及输入数据 10 1.6.3 分析结果及后处理 11 第2章 分析类型及求解策略 15 2.1 概述 15 2.2 线性静力分析 15 2.3 非线性分析 16 2.3.1 非线性来源 16 2.3.2 非线性分析步与分析类型 19 2.3.3 分析类型的指定 20 2.3.4 线性摄动分析 21 2.3.5 常用的非线性分析类型简介 21 2.4 载荷增量和迭代求解 23 2.4.1 非线性分析控制方程 23 2.4.2 非线性求解过程 23 2.4.3 求解策略 24 2.4.4 载荷增量步大小的影响 27 2.4.5 NLSTEP模型数据卡 28 2.4.6 CTRLDEF参数设置 31 2.5 收敛控制 33 2.5.1 残差准则 34 2.5.2 位移准则 34 2.5.3 应变能测试准则 34 2.5.4 测试准则的组合和切换 35 2.5.5 再次迭代准则 35 第3章 分析设置与求解调试 37 3.1 概述 37 3.2 运行SOL 400作业的方式 37 3.2.1 运行方式介绍 37 3.2.2 利用Patran执行MSC Nastran分析 38 3.3 设置多分析步的分析 40 3.3.1 子工况、分析步与分析作业 40 3.3.2 在Patran中定义分析参数 42 3.4 采用非线性分析状态文件(.sts)监控 47 3.5 SOL 400分析信息 48 3.6 方程矩阵求解方法介绍 52 3.6.1 求解程序 52 3.6.2 矩阵条件 52 3.6.3 直接求解器 54 3.6.4 线性方程并行求解 54 3.6.5 内存使用 55 3.6.6 迭代求解器 55 第4章 结果输出及后处理 58 4.1 概述 58 4.2 工况输出要求 59 4.3 MSC Nastran结果量 62 4.3.1 Patran指定结果输出菜单 63 4.3.2 **输出要求 63 4.4 分析结果文件 68 4.5 Patran 中SOL 400分析结果的后处理 70 4.5.1 直接访问（DRA）结果文件 70 4.5.2 显示结果的各类方法 71 4.5.3 接触分析结果的后处理 71 第5章 材料模型 73 5.1 概述 73 5.2 线弹性材料 75 5.3 非线性材料模型 77 5.3.1 常用的弹塑性材料模型 77 5.3.2 应变率相关的屈服准则 83 5.3.3 时间相关的循环塑性模型 84 5.3.4 温度相关的材料塑性行为 85 5.3.5 蠕变模型 87 5.3.6 垫片材料模型 87 5.4 形状记忆合金 90 5.4.1 热机形状记忆合金 (MATSMA） 90 5.4.2 机械记忆合金模型 94 5.4.3 记忆合金的材料数据卡片 96 5.4.4 记忆合金分析实例 97 5.5 复合材料的失效 113 5.5.1 失效指数分析 113 5.5.2 渐进失效分析 114 5.5.3 细观力学材料模型 115 5.5.4 复合材料渐进失效分析实例 118 5.5.5 SOL 400与Digimat联合仿真算例 126 5.6 超弹性材料参数拟合及分析 135 5.6.1 本构模型 135 5.6.2 材料参数拟合 137 第6章 单元类型 142 6.1 概述 142 6.2 单元技术相关概念 143 6.2.1 插值函数 143 6.2.2 单元积分 143 6.2.3 体积不可压缩 143 6.2.4 非线性行为 144 6.3 结构单元类型 144 6.3.1 非线性分析常用单元类型介绍 145 6.3.2 选择正确的单元 152 6.3.3 单元密度 155 6.4 连接单元、刚性单元 160 6.4.1 多点约束类型 161 6.4.2 刚性单元 162 6.4.3 自动螺栓预紧 164 6.4.4 约束冲突 165 6.5 单元偏置分析算例 165 6.6 连接单元分析算例 174 第7章 几何非线性与屈曲分析 184 7.1 概述 184 7.2 几何非线性分析方法 185 7.3 弧长法与后屈曲分析 187 7.4 后屈曲分析实例 189 第8章 接触分析 200 8.1 概述 200 8.2 接触探测方法 201 8.3 变形体的定义 202 8.3.1 变形接触体的构成 202 8.3.2 MSC Nastran接触数据格式 204 8.3.3 构成变形接触体的各类单元 205 8.3.4 在Patran中定义变形体 211 8.4 刚性体的定义 212 8.4.1 刚性接触体的构成 212 8.4.2 在Patran中定义刚体 215 8.4.3 刚体运动描述 216 8.4.4 描述刚体运动的初始条件 218 8.5 接触关系的定义 219 8.5.1 接触关系参数 219 8.5.2 变形体和变形体接触约束 220 8.5.3 接触关系的控制 224 8.5.4 在Patran中定义接触控制参数 228 8.6 分离准则及软件处理方法 234 8.6.1 分离准则 234 8.6.2 在Patran中定义分离 236 8.7 模拟摩擦 236 8.7.1 滑动库仑摩擦模型 236 8.7.2 剪切摩擦 237 8.7.3 双线性摩擦模型 238 8.7.4 其他摩擦模型 239 8.7.5 关于摩擦的其他说明 239 8.8 干涉配合分析 240 8.8.1 分析方法介绍 240 8.8.2 过盈配合分析实例 242 8.9 螺栓预紧分析实例 256 8.10 初始间隙分析实例 271 8.11 起落架结构分析实例 283 第9章 热分析和热机耦合分析 294 9.1 概述 294 9.2 热分析 295 9.2.1 分析功能 295 9.2.2 热分析常用材料属性 295 9.2.3 热载荷和边界条件 296 9.2.4 非线性热分析 299 9.2.5 热分析实例 301 9.3 顺序耦合分析 311 9.3.1 顺序耦合分析方法 312 9.3.2 顺序耦合分析算例 313 9.4 热机耦合分析 326 9.4.1 热机耦合分析涉及内容和方法 326 9.4.2 热机耦合分析算例 329 第10章 非线性动力学分析 346 10.1 概述 346 10.2 非线性动力学分析 346 10.2.1 非线性瞬态响应分析界面接口 347 10.2.2 时间步定义 348 10.2.3 动力学积分方法 348 10.2.4 参数NDAMP和NDAMPM 的取值 350 10.3 动力学载荷和边界条件施加 351 10.3.1 随时间变化的载荷 351 10.3.2 载荷的组合 353 10.3.3 DAREA卡 353 10.3.4 LSEQ卡片 354 10.4 预载下的叶片模态分析和频响 分析实例 355 10.5 非线性瞬态动力学分析实例 369 第11章 **分析专题 381 11.1 裂纹扩展分析 381 11.1.1 虚拟裂纹闭合技术（VCCT） 381 11.1.2 粘接区模拟技术 383 11.1.3 采用VCCT法和粘接区技术模拟 裂纹扩展分析实例 384 11.1.4 采用粘接脱开模拟裂纹扩展算例 396 11.2 惯性释放分析 402 11.2.1 惯性释放功能的使用 402 11.2.2 惯性释放算例 403 11.3 刹车啸叫分析 405 11.3.1 刹车啸叫分析介绍 405 11.3.2 刹车啸叫分析算例 406 11.4 车门下沉分析 414 11.4.1 车门下沉分析内容 414 11.4.2 车门下沉分析算例 415 11.5 重启动分析 421 11.5.1 重启动功能使用方法 421 11.5.2 重启动算例 423 11.6 用户定义的服务及子程序 426 11.6.1 常用的用户子程序及分类 426 11.6.2 用户定义状态变量 427 11.6.3 用于获取MSC Nastran 数据的 多用途函数 428 11.7 多质量配置功能 430 第12章 常见问题解答与SOL 600功能介绍 433 12.1 SOL 400常见问题解答 433 12.2 SOL 600的功能与特点 438 12.2.1 SOL 600模块的常用分析功能 438 12.2.2 SOL 600模块的求解流程 440 12.2.3 SOL 600模块的应用案例 440 参考文献 444