Nastran剛度的案例
MSC Nastran模型剛度矩陣和質量矩陣的輸出方法
1 概述
MSC Nastran模型的剛度矩陣和質量矩陣，可以輸出為文本文件。工程實際中，工程師可以校核、集成矩陣，進行第二次開發，完成商用軟件和自研程序的完美集成。例如：工程師有一個計算線性動力學方程組的瞬態python程序，可以集成MSC Nastran的剛度矩陣和質量矩陣。
2 剛度矩陣和質量矩陣的輸出方法
1) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至punch（.pch）文件
如果需要在其他MSC Nastran計算中，重用MSC Nastran模型的矩陣，可以將MSC Nastran矩陣輸出至Punch文件，方法為：
l 在MSC Nastran卡片中，添加參數：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
注：Punch文件中的矩陣，Patran不支持
2) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至f06（.f06）文件
如果想直接在f06中查看輸出的矩陣，可以使用如下方法：
l 在執行控制部分（CEND前），添加如下卡片：
COMPILE EXTOUT $
ALTER 'RETURN'(,-1) $
MATPRN KAA,,,,// $
MATPRN MAA,,,,// $
l 添加如下參數（BEGIN BULK），例如：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
實例：
輸入文件：
剛度矩陣
質量矩陣
3 參考信息
適用版本：MSC Nastran 2005及以后版本。
展開 x.y MSC Nastran模型剛度矩陣和質量矩陣的輸出方法
1 概述
MSC Nastran模型的剛度矩陣和質量矩陣，可以輸出為文本文件。工程實際中，工程師可以校核、集成矩陣，進行第二次開發，完成商用軟件和自研程序的完美集成。例如：工程師有一個計算線性動力學方程組的瞬態python程序，可以集成MSC Nastran的剛度矩陣和質量矩陣。
2 剛度矩陣和質量矩陣的輸出方法
1) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至punch（.pch）文件
如果需要在其他MSC Nastran計算中，重用MSC Nastran模型的矩陣，可以將MSC Nastran矩陣輸出至Punch文件，方法為：
l 在MSC Nastran卡片中，添加參數：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
注：Punch文件中的矩陣，Patran不支持
2) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至f06（.f06）文件
如果想直接在f06中查看輸出的矩陣，可以使用如下方法：
l 在執行控制部分（CEND前），添加如下卡片：
COMPILE EXTOUT $
ALTER 'RETURN'(,-1) $
MATPRN KAA,,,,// $
MATPRN MAA,,,,// $
l 添加如下參數（BEGIN BULK），例如：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
實例：
輸入文件：
剛度矩陣
質量矩陣
3 參考信息
適用版本：MSC Nastran 2005及以后版本。
展開 NASTRAN輸出剛度矩陣的方法
知道含義以后即可借助MATLAB或者其它軟件，讀取pch中的剛度矩陣，并編寫代碼完成剛度矩陣的輸出。圖2是小翼做的一個結構的總剛度矩陣的局部，經過與自己編寫的結構剛度矩陣輸出代碼計算的剛度矩陣對比，發現一致性較好，部分剛度系數誤差在3~4%左右，當然還是以NASTRAN的精度為準。
圖2 某結構總剛度矩陣局部
nastran 中如何輸出質量矩陣和剛度矩陣
我記得在patran 中輸出的bdf文件中輸入一條命令，運行一下就可以了。但是記不得了。請教高手，先謝謝了。
基于NASTRAN對車門垂向剛度的分析研究
本文針對車門垂向剛度問題，建立帶A柱前車門有限元模型，利用MSC.Nastran對車門進行垂向剛度分析，并根據Nastran計算結果進行分析，進一步提出提高車門垂向剛度優化方案，為設計部門提供一種高效可行的改進方案。
1 前言
車門是車身設計中十分重要而又相對獨立的一個部件，車門剛度不足會引起車門邊角處的變形量過大，引起車門卡死、關閉力增大、密封不嚴導致漏風、滲水以及內飾脫落的現象。隨之產生車門的振動，帶來噪音，降低乘坐舒適性。因此對車門剛度有一定的要求。
車門垂向剛度是車門剛度分析的一項重要指標。車門垂向剛度分析是模擬車門在打開一定角度狀態下，由于人員上下以及人員利用車門支撐身體而產生的垂直載荷作用下，能夠保持一定的抵抗變形的能力，以及卸載后恢復原有形狀的能力。本文以某轎車前車門為例，運用Altair HyperMesh軟件建立帶A柱前車門有限元模型，在MSC.Nastran中對車門進行垂向剛度分析，并通過對Nastran計算結果進行分析，提出了提高車門垂向剛度設計方案，為設計部門提供快速可行的改進方案。
2 有限元模型建立與分析方法
2.1 網格劃分
本次車門分析主要采用四邊形單元，三角形單元占總單元數的比重控制在一定的百分比之內。單元總數的規模可根據計算機硬件能力確定。前車門有限元模型：
2.2 邊界條件
車門垂向剛度分析約束車身截取斷面處節點123456自由度，車門鎖銷中心點2自由度，如圖2所示。
2.3 載荷
載荷作用點為鎖銷中心點，方向垂直向下，計算結果讀取該點在垂直方向上的位移。
載荷分兩個工況：
加載：模擬加載過程，載荷大小為1000N。
卸載：模擬卸載過程，得到車門在加載過程后的殘余變形，載荷大小為1E-6N。
展開 基于nastran做的IPI（原點加速度導納/動剛度）分析的頭文件/include文件 ￥10
還有一個簡單的模型modal（相關激勵點和響應點都是我隨便點選的），可以根據自己的需要，用hypermesh導入模型，重新renumber這些點即可。
使用方法：用hypermesh導入自己的模型，把需要計算的點重新renumber一下就行了（節點編號，用記事本打開我的頭文件就知道了），然后導出模型。用記事本打開自己的模型，添加一行include這個IPI的語句即可（如果不知道怎么添加，用記事本打開我的modal模型，看看我那一行就知道了），記得要把模型文件和頭文件放在同一個文件夾里。
如果還有疑問，私信我就行，我看到都會回復的
設計仿真 | MSC Nastran計算過程數據提取和使用方法
這是因為MSC Nastran在將單元剛度矩陣組裝成總剛度矩陣時，并不需要將所有的單元剛度矩陣轉換到某個單一的坐標系上再進行組裝，而是會根據用戶在GRID卡片第7域CD所設置的坐標系進行計算。這就導致了如果用戶修改了CD域，將其改成不同于基礎坐標系的其它坐標系，那么MSC Nastran輸出的總剛度矩陣在相應自由度上的數值是參考這個節點CD域所指定的坐標系而計算出來的。
當然，如果所有的GRID卡片第7域都采用了默認數值，那么這種情況下得到的總剛度矩陣與常規意義上的總剛度矩陣是一致的。
其它案例
下圖是一個用來顫振分析模型中氣動力相關矩陣數據的簡單示例，供讀者參考。
參考文獻：
1.《MSC Nastran Quick Reference Guide》
2.《MSC Nastran DMAP Programmer’s Guide》
3.https://www.bilibili.com/video/BV1ed4y117B9/?spm_id_from=333.999.0.0
4.《MSC Nastran Linear Static Analysis User’s Guide》Chapter 3
5.https://pypi.org/project/pyNastran/
6.https://pypi.org/project/pyyeti/
7.本文采用案例的鏈接：
https://pan.baidu.com/s/1iSs29FfRzJvnwRMMD7Zpeg?
展開 設計仿真 | MSC Nastran計算過程數據提取和使用方法
這是因為MSC Nastran在將單元剛度矩陣組裝成總剛度矩陣時，并不需要將所有的單元剛度矩陣轉換到某個單一的坐標系上再進行組裝，而是會根據用戶在GRID卡片第7域CD所設置的坐標系進行計算。這就導致了如果用戶修改了CD域，將其改成不同于基礎坐標系的其它坐標系，那么MSC Nastran輸出的總剛度矩陣在相應自由度上的數值是參考這個節點CD域所指定的坐標系而計算出來的。
當然，如果所有的GRID卡片第7域都采用了默認數值，那么這種情況下得到的總剛度矩陣與常規意義上的總剛度矩陣是一致的。
其它案例
下圖是一個用來顫振分析模型中氣動力相關矩陣數據的簡單示例，供讀者參考。
參考文獻：
1.《MSC Nastran Quick Reference Guide》
2.《MSC Nastran DMAP Programmer’s Guide》
3.https://www.bilibili.com/video/BV1ed4y117B9/?spm_id_from=333.999.0.0
4.《MSC Nastran Linear Static Analysis User’s Guide》Chapter 3
5.https://pypi.org/project/pyNastran/
6.https://pypi.org/project/pyyeti/
7.本文采用案例的鏈接：
https://pan.baidu.com/s/1iSs29FfRzJvnwRMMD7Zpeg?
展開 基于Isight多學科優化及輕量化優化
模態靈敏度分析：使用Optistruct進行模態靈敏度分析，設置同剛度靈敏度分析
扭轉模態靈敏度分析云圖結果：
彎曲模態靈敏度分析云圖結果：
扭轉模態靈敏度分析柱狀圖結果：
彎曲模態靈敏度分析柱狀圖結果：
彎曲和扭轉模態靈敏度分析柱狀圖結果：
根據靈敏度分析結果，進行變量篩選，對靈敏度小的變量進行剔除。
設計變量：
剛度、NVH變量：30個
正碰變量：13個
做好設計變量統計表，便于多學科聯合時變量關聯：
設計響應：
正碰：防火墻侵入量、加速度
剛度：彎曲剛度值
NVH：彎扭模態
多學科優化中的碰撞工況使用LSDYNA進行求解，白車身剛度和模態使用Nastran進行求解。
二.DOE分析
剛度DOE分析
通過Isight自帶的nastran模塊聯合求解剛度、通過Calculator將節點位移結果轉換為剛度結果，DOE分析使用優化拉丁方采樣。對于線性工況，可以使用響應面法進行構建元模型（擬合）。使用1階或2階響應面。樣本點個數根據響應面模型精度，如果精度不夠需要補充樣本點個數。
剛度響應面誤差R方值為0.991，滿足精度要求。
模態DOE分析
通過Isight自帶的nastran模塊聯合求解模態。由于需要進行模態跟蹤，通過meta和Python完成模態跟蹤。
展開 Isight整車多學科優化及輕量化優化
模態靈敏度分析：使用Optistruct進行模態靈敏度分析，設置同剛度靈敏度分析
扭轉模態靈敏度分析云圖結果：
彎曲模態靈敏度分析云圖結果：
扭轉模態靈敏度分析柱狀圖結果：
彎曲模態靈敏度分析柱狀圖結果：
彎曲和扭轉模態靈敏度分析柱狀圖結果：
根據靈敏度分析結果，進行變量篩選，對靈敏度小的變量進行剔除。
設計變量：
剛度、NVH變量：30個
正碰變量：13個
做好設計變量統計表，便于多學科聯合時變量關聯：
設計響應：
正碰：防火墻侵入量、加速度
剛度：彎曲剛度值
NVH：彎扭模態
多學科優化中的碰撞工況使用LSDYNA進行求解，白車身剛度和模態使用Nastran進行求解。
二.DOE分析
剛度DOE分析
通過Isight自帶的nastran模塊聯合求解剛度、通過Calculator將節點位移結果轉換為剛度結果，DOE分析使用優化拉丁方采樣。對于線性工況，可以使用響應面法進行構建元模型（擬合）。使用1階或2階響應面。樣本點個數根據響應面模型精度，如果精度不夠需要補充樣本點個數。
剛度響應面誤差R方值為0.991，滿足精度要求。
模態DOE分析
通過Isight自帶的nastran模塊聯合求解模態。由于需要進行模態跟蹤，通過meta和Python完成模態跟蹤。
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