CAE分析软件介绍-初识Nastran(下)

CAE分析软件介绍-初识Nastran(下)

早在1986年MSC公司就开发出了P单元算法, 命名为MSC.PROBE,历经十多年的应用和改进 而完善,该算法正逐步移入MSC.NASTRAN中。H-法是我们在以往有限元分析中经常使用的算法, 其特点是适用于大多数分析类型, 对于高应力区往往要通过网格的不断加密细化来满足分析精度。

与H-法相比, P-单元算法则是通过提高单元阶次减少高应力区的单元划分数量, P法是通过减 少单元划分数量提高形函数的阶次来保证求解精度。P法网格划分的规模一般仅相当于H-法的 1/10或更小, 且对形状极不规则的模型仍能给出精确解。 

在MSC.NASTRAN中, P-单元的阶次可9 阶、3个方向不同的阶次, 并允许同一模型中H-法与P-法混合使用而不存在单元相溶性问题。此 外, 根据用户定义的误差容限,MSC.NASTRAN的P自适应算法可通过应力不连续、能量密度和残 余应力估计分析中的误差, 自动地调整形函数阶次进行计算直到满足误差精度为止。

求解方法

MSC.NASTRAN能有效地求解大模型, 其稀疏矩阵算法速度快而且占用磁盘空间少, 内节 点自动排序以减小半带宽 , 再启动能利用以前计算的结果。

并行计算以及线性静力, 正则模态分析, 模态及直接频率响应分析的分布式并行计算极大地提高分析速度, 复特征值问题速度提高3倍以上, 虚拟质量计算速度提高2倍以上, 静力气弹分析（SOL 144）速度提高30%以上。

单元库

针对实际工程应用,MSC.NASTRAN中开发了有近70余种单元独特的单元库。MSC.NASTRAN采用MSC自行开发的"单元派生技术", 可根据解题问题的需要通过变换单元缺省参数获得。较拥有 100多种单元的其它有限元分析软件相比更多、更灵活、 更高效的分析单元, 所有这些单元可 满足MSC.NASTRAN各种分析功能的需要, 且保证求解的高精度和高可靠性。 

这意味着一旦模型 建好了,MSC.NASTRAN就可毫无困难地用于不同类型的分析, 如动力学、 非线性分析、灵敏度分 析、热分析等等。 

而当分析类型改变时,也仅仅需要很少的一些参数修改。此外,MSC.NASTRAN的新版本中还增加了更为完善的梁单元库, 同时新的基于P单元技术的界面单元的引入, 可有效地处理网格划分的不连续性(如实体单元与板壳单元的连接), 并自动地进行MPC约束。

MSC.NASTRAN的RSSCON连接单元可将壳-实体自动连接, 使组合结构的建模更加方便。

开发语言

作为开放式体系结构MSC.NASTRAN的开发工具DMAP语言 (Direct Matrix Abstraction Program)有着30多年的应用历史,它不同于其它软件所用的宏命令语言可深入MSC.NASTRAN的 内核。一个DMAP模块可由成千上万个FORTRAN子程序组成, 并采用高效的方法来处理矩阵。 

实 际上MSC.NASTRAN是由一系列DMAP子程序顺序执行来完成的。DMAP能帮助用户改变或直接产生新的求解序列,通过矩阵的合并、 分离、 增加、 删除、 或将矩阵输出到有限元后处理、 机构分析、 测试相关性等一些外部程序中,DMAP还

允许在MSC.NASTRAN中直接执行外部程序。另外,用户还可利用DMAP编写用户化程序, 操作数据库流程。DMAP语言特点如下：

中间矩阵的操作：

加(ADD),减(SUBTRACT),乘(MULTIPLY)和转置(TRABNSPOSE)

联立方程的求解(矩阵分解和前--后迭代)

矩阵合并和分块

征值计算

输出供外部程序使用的矩阵

有限元后处理器

运动学程序

试验-分析校正程序

用DMAP 写用户自己的求解序列

矩阵运算

数据库操作

存入数据库

数据库读取

过结构化程序的数据流

条件语句 IF-THEN-ELSE

条件语句转移和需循环

强MSC提供的DMAP成序功能

耦合动态分析

试验-分析的特征向量的正交性检查

旋桨转动分析 ( Propeller whirl analysis )

依赖于频率的阻抗 ( impedance )

动力模型检查

旋转结构的分析( 包括陀螺效应 )

船上设备的动力学分析方法(DDAM)

校正错误

由于求解序列是由一系列的DMAP指令所写, 所以一些错误可以通过 利用MSC 提供的当前错误列表修改DMAP指令写的求解序列来得到校正。