引言

MSC Nastran具備靜力學、動力學、非線性、優化、氣彈等功能全面的結構分析功能，在航空航天、汽車、船舶等各個行業均有廣泛的應用。

在氣動彈性分析方面，MSC Nastran具備靜氣彈、顫振、氣彈動響應、氣彈優化分析等多種功能，也支持考慮熱載荷、伺服等條件下的氣動彈性問題，請參考[1]。

本片內容主要是介紹帶有預載荷的顫振分析方法，主要包括兩類：

● 方法一：SOL106（或者SOL 153等求解序列）+SOL 145重啟動

● 方法二：SOL 400（2024.2新功能）

方法一

在之前的版本中，對于帶有預載荷的顫振分析（也包括熱載荷條件），均是采用SOL 106 +SOL 145重啟動的方式進行（熱載荷條件下的顫振分析則采用SOL 153+SOL145重啟動進行分析）。其中SOL 106用于預載荷的加載，而SOL 145用于在完成加載、得到更新后的結構剛度之后，完成顫振分析。

下圖是一個簡單的機翼模型（基于氣彈手冊中HA145E修改），其預載荷為右側弦向中央的一個Z向10N的載荷。

圖1 結構模型

圖2 SOL 106的計算模型

上圖為SOL 106計算模型的局部。此模型與常規分析沒有區別。用戶需要注意在提交計算時輸出“scr=no”以保留計算模型數據庫文件。

圖3 提交計算

下圖為重啟動分析采用SOL 145計算模型文件。這部分計算與常規的顫振分析模型設置基本一致，主要區別有三點：

● 在bdf文件最初需要加入重啟動命令，引用SOL 106計算得到的數據庫文件；

● 注意使用NLOOP參數，確定重啟動所基于的前面非線性計算的迭代步驟，由于本例中SOL 106計算共有10步（見圖2藍色箭頭所指向的參數），因此在下圖第12行這里需要使用10。如果用戶希望計算加載過程中某個狀態的顫振穩定性，則可以改為其它數據。

● 由于是重啟動分析，結構模型已經存在于SOL 106的模型數據庫之中了，因此這里的模型需刪除結構模型相關內容。

圖4 SOL 145計算模型

方法二

MSC Nastran在2024.2中的SOL 400引入了一個新的分析類型：ANALYSIS=FLUTTER，因此可以在一次SOL 400計算中完成帶預載荷的模態分析。這種方法無需進行重啟動計算，使用更加友好。

此方法使用起來也非常簡單，在一個SUBCASE下設置兩個STEP，前一個STEP是預載荷加載，后一個STEP是顫振分析。其余內容和常規的SOL 400以及SOL 145相同，完成設置后直接提交計算即可。

圖5 SOL 400計算模型部分內容

圖6 方法一和方法二的結果對比

上圖給出了兩種方法的部分結果對比，可以看出其計算結果相當接近。其中的差異主要來源于SOL 106和SOL400在非線性求解方法的參數設置引起的預載荷計算差異。用戶也可以通過調整相關的參數是指結果一致，其后續的顫振分析結果會更加貼近。

圖7 SOL 106和SOL400的預載荷計算結果

此外，對于這個功能使用時，如果刪除前一個STEP，只保留顫振分析的STEP，那么其計算過程和計算結果與SOL 145一致，見下圖所示。

圖8 無預載荷時SOL 145和SOL400結果完全一致

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小結

本篇內容對MSC Nastran帶有預載荷顫振分析方法，包括原有方法以及新功能進行了簡要的匯總，希望對廣大用戶有所啟發。

參考文獻：

1.MSC Nastran Aeroelastic Analysis User’s Guide

2.MSC Nastran 2024.2 Release Guide

3.MSC Nastran Nonlinear (SOL 400) User’s Guide

4.鏈接：https://pan.baidu.com/s/1ttid2ieKwwIqPASVhOW6eA?pwd=3nx5 提取碼：3nx5

備注：如對上述功能使用有疑問或者希望更深入的了解，請聯系技術服務電話：4000850509，郵箱：mscprc.support@mscsoftware.com

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