NX NASTRAN是1972年MSC Software公司獲得了一個(gè)版本的COSMIC Nastran，并推出自己的商業(yè)化產(chǎn)品。

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NX Nastran要從Nastran說(shuō)起

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Nastran，即NASA 結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)，是1966年美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)為了滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)航空航天工業(yè)對(duì)結(jié)構(gòu)分析的迫切需求，主持開(kāi)發(fā)大型應(yīng)用有限元程序的招標(biāo)，有多家軟件開(kāi)發(fā)商中標(biāo)并參與了結(jié)構(gòu)分析求解器的開(kāi)發(fā)過(guò)程。1969年NASA推出了其第一個(gè)Nastran版本, 稱(chēng)為COSMIC Nastran。COSMIC Nastran 是放在public domain上的公開(kāi)發(fā)售版本， Nastran和COSMIC是NASA的注冊(cè)商標(biāo)。

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1972年，MSC Software公司獲得了一個(gè)版本的COSMIC Nastran，并推出了自己的商業(yè)化產(chǎn)品 NX NASTRAN。這個(gè)版本的Nastran也是著名的Nastran版本。到了八十年代，又有另外兩家公司UAI、 CSAR基于NASA的COSMIC Nastran 源代碼推出了各自的商業(yè)版本，從而市場(chǎng)上形成了由主要三家Nastran供應(yīng)商（MSC，UAI和CSAR）相互競(jìng)爭(zhēng)的局面。 Nastran是工程分析界應(yīng)用廣泛的有限元軟件，絕大多數(shù)的商業(yè)化前后處理器都對(duì)Nastran有良好的支持，其文本格式已成為標(biāo)準(zhǔn)格式，其計(jì)算結(jié)果也成為CAE分析的規(guī)范。

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NX Nastran的由來(lái)

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1999年，MSC 收購(gòu)了UAI 和 CSAR，成為市場(chǎng)上唯一提供Nastran商業(yè)代碼的供應(yīng)商。而以后的幾年，MSC NASTRAN的價(jià)格上漲，但是其相關(guān)功能和服務(wù)卻沒(méi)有得到提升，從而引發(fā)大量客戶(hù)的抱怨，并向美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)（FTC）申訴。

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經(jīng)過(guò)調(diào)查，F(xiàn)TC認(rèn)定MSC NASTRAN壟斷。為了重建Nastran市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，F(xiàn)TC做出了如下的幾項(xiàng)裁決（關(guān)于FTC官方裁決，請(qǐng)參看附錄一）：

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--MSC.Software公司必須共享MSC NASTRAN新商業(yè)版(當(dāng)時(shí)為2002年11月v2001r9)，以重新建立NASTRAN市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)（該版本即MSC Nastran V1.0）

--共享內(nèi)容包括用于Nastran開(kāi)發(fā)、銷(xiāo)售用的所有MSC NASTRAN的源代碼、目標(biāo)代碼、測(cè)試案例、開(kāi)發(fā)環(huán)境和所有文檔的永久使用權(quán)許可

--告知在過(guò)去3年多時(shí)間（僅限美國(guó)）已購(gòu)買(mǎi)了MSC.Software公司的永久使用許可的用戶(hù)。這些用戶(hù)有權(quán)轉(zhuǎn)而使用EDS的NX Nastran，并由MSC.Software退還差額賠償

--MSC和UGS 必須保證在未來(lái)3年內(nèi)數(shù)據(jù)的兼容性，MSC Nastran將繼續(xù)使用通用的Nastran格式，以確保那些轉(zhuǎn)到NX Nastran的用戶(hù)能使用過(guò)去的NASTRAN輸入/輸出文件

--獲得許可的機(jī)構(gòu)(EDS)應(yīng)獲得MSC.Software、UAI和CSAR公司雇員的名單，并有權(quán)雇傭他們

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FTC的裁決使得一個(gè)強(qiáng)有力的公司——UGS PLM Solutions加入到Nastran的市場(chǎng)中來(lái)， Nastran由單一供應(yīng)商MSC轉(zhuǎn)為兩家互相競(jìng)爭(zhēng)的供應(yīng)商，NX NASTRAN在各行業(yè)得到的認(rèn)證同樣適用于NX Nastran產(chǎn)品，不需要進(jìn)行再次認(rèn)證。

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2003年9月，NX Nastran產(chǎn)品正式發(fā)布。UGS PLM承諾將全力開(kāi)發(fā)支持 NX Nastran和NX NASTRAN 前后處理器（NX MaterFEM, Femap, NX Scenario），并在近兩年中每年推出兩個(gè)NX Nastran新版本。由于FTC的裁決使得MSC公司的雇員名單也已共享，因此已經(jīng)有許多資深的NASTRAN專(zhuān)家加入到UGS PLM Solutions的開(kāi)發(fā)隊(duì)伍中來(lái)。包括：

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1． Dr. Louis Komzsik ，前MSC的首席算法專(zhuān)家，有超過(guò)30年的結(jié)構(gòu)分析經(jīng)驗(yàn)和20年在MSC的工作經(jīng)歷；

2． Dr. Tom Kowalski，前MSC數(shù)值計(jì)算專(zhuān)家，10年專(zhuān)注于高性能科學(xué)計(jì)算研究；

3． Mr. Ken Burrell，前MSC和UAI程序開(kāi)發(fā)人員，20年開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)；

4． Mr. Richard Bush, 前MSC市場(chǎng)負(fù)責(zé)人，17年MSC市場(chǎng)運(yùn)作管理經(jīng)驗(yàn)。

5． Dr. Mark Donley… 等等

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UGS PLM有超過(guò)兩千人的研發(fā)隊(duì)伍，其中僅CAE開(kāi)發(fā)人員就已經(jīng)超過(guò)600人。這些人員有平均15年以上的開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，而且在 2004年和2005 年將繼續(xù)擴(kuò)大隊(duì)伍。UGS[1] ?中國(guó)上海研發(fā)中心已經(jīng)成立，將專(zhuān)注于CAE研發(fā)和本地化。由于UGS PLM Solutions投入了大量的CAE研發(fā)力量，許多國(guó)際用戶(hù)對(duì)NX Nastran的未來(lái)發(fā)展充滿(mǎn)信心，并有大量用戶(hù)已經(jīng)從NX NASTRAN轉(zhuǎn)到了NX Nastran。在NX Nastran推向市場(chǎng)三個(gè)月內(nèi)，有超過(guò)5000個(gè)license的國(guó)際用戶(hù)轉(zhuǎn)而應(yīng)用NX Nastran，其中包括Daimler Chrysler，Caterpillar Tractor，Lockheed-Martin，GE Power Systems，Nissan R&D- USA，F(xiàn)ORD Europe，EADS，Matra Automotive，Liebherr Spac，Gulf Aircraft Maintenance，Yokohama Rubber，Hyundai Heavy Ind，Tata Steel，Honeywell Aerospace等等。

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西門(mén)子已經(jīng)完成對(duì)產(chǎn)品生命周期管理（PLM）軟件和服務(wù)提供商UGS公司的收購(gòu)，并于 2007年5月4日生效。UGS公司從此將更名為“UGS PLM軟件公司”（UGS PLM Software），并作為西門(mén)子自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán)（Siemens A&D）的一個(gè)全球分支機(jī)構(gòu)展開(kāi)運(yùn)作。

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NX Nastran動(dòng)力分析功能介紹

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與當(dāng)前版本的商業(yè)軟件NX NASTRAN一樣，NX Nastran是國(guó)際上應(yīng)用廣泛的CAE工具，大量的制造廠商依靠其分析結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)更加安全可靠產(chǎn)品，得到更優(yōu)化的設(shè)計(jì)，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。三十多年來(lái), Nastran已經(jīng)成為了幾乎所有國(guó)際大企業(yè)的工程分析工具，應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天, 汽車(chē)，軍工，船舶，重型機(jī)械設(shè)備，醫(yī)藥和消費(fèi)品等，這也使得其分析結(jié)果成為了工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)。

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對(duì)于大型企業(yè)來(lái)說(shuō)，NX Nastran是一個(gè)獨(dú)立的解決方案。它通常運(yùn)行局域網(wǎng)上，支持多用戶(hù)，多平臺(tái)系統(tǒng)，并可以和多種有限元前后處理器協(xié)同工作。這些處理器包括EDS和其他許多CAE供應(yīng)商提供的高效易用的專(zhuān)業(yè)產(chǎn)品。

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NX Nastran適用于需要完成大量流程化分析計(jì)算的用戶(hù)。它的特點(diǎn)是靈活，可靠并能同大量的其他分析軟件協(xié)同運(yùn)作，形成統(tǒng)一高效的分析流程，并在整個(gè)流程中承擔(dān)核心求解功能。它的數(shù)據(jù)格式可以在絕大多數(shù)的CAE軟件中識(shí)別和使用，使得同其他CAE使用者交換數(shù)據(jù)的方式靈活方便，大大減少了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和共享的工作量。

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目前的NX Nastran 產(chǎn)品包括：

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NX Nastran -- Basic: NX Nastran 的基本模塊，包括線(xiàn)性靜力，模態(tài)，屈曲和熱傳遞功能。

NX Nastran -- Nonlinear: 支持材料非線(xiàn)性，幾何非線(xiàn)性和接觸分析。

NX Nastran -- Dynamic Response: 在時(shí)域和頻域中計(jì)算結(jié)構(gòu)在外在激勵(lì)下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。

NX Nastran -- Superelements: 將超大模型分解為小的子結(jié)構(gòu)求解。

NX Nastran -- Direct Matrix Abstraction Program (DMAP): 允許用戶(hù)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，將自己的算法和應(yīng)用擴(kuò)充到NX Nastran 中。

NX Nastran -- Aeroelasticity: 對(duì)氣流作用下的模型進(jìn)行分析。

NX Nastran -- Optimization: 自動(dòng)迭代完成優(yōu)化設(shè)計(jì)。

Nastran for Femap: 基于Windows環(huán)境，將 Femap的前后處理功能和 NX Nastran 分析能力結(jié)合在一起。

NX Nastran -- Advanced Aeroelasticity: 預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在氣流作用下的響應(yīng)，并可以進(jìn)行超音速分析。

NX Nastran -- Rotor Dynamics: 一個(gè)新的動(dòng)態(tài)分析能力，專(zhuān)門(mén)針對(duì)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析。

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NX NASTRAN在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析中有非常多的技術(shù)特點(diǎn), 具有其它有限元分析軟件所無(wú)法比擬的強(qiáng)大分析功能。結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析不同于靜力分析,常用來(lái)確定時(shí)變載荷對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)或部件的影響, 同時(shí)還要考慮阻尼及慣性效應(yīng)的作用。?

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全面的NX NASTRAN動(dòng)力學(xué)分析功能包括: 正則模態(tài)及復(fù)特征值分析、 頻率及瞬態(tài)響應(yīng)分 析、 (噪)聲學(xué)分析、 隨機(jī)響應(yīng)分析、 響應(yīng)及沖擊譜分析、 動(dòng)力靈敏度分析等。針對(duì)于中小及超大型問(wèn)題不同的解題規(guī)模, 用戶(hù)可選擇NX NASTRAN不同的動(dòng)力學(xué)方法加以求解。在處理大型結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)如不利用特征縮減技術(shù)將會(huì)使解題效率大大降低，而NX NASTRAN的通用動(dòng)力縮減算法（GDR法）在運(yùn)算時(shí)可自動(dòng)略去對(duì)分析影響不大的自由度，而不必象其他縮減法那樣更多地需要由用戶(hù)進(jìn)行手工干預(yù)。此外速度更快、磁盤(pán)空間更節(jié)省的稀疏矩陣解算器適用于所有的動(dòng)力分析類(lèi)型, 半帶寬縮減時(shí)的自動(dòng)內(nèi)部重排序功能及并行向量化的運(yùn)算方法可使動(dòng)力解算效率大大提高。

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為求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題, NX NASTRAN提供了求解所需齊備的動(dòng)力和阻尼單元,如瞬態(tài)響應(yīng)分析的非線(xiàn)性彈性單元、 各類(lèi)阻尼單元、 (噪) 聲學(xué)阻滯單元及吸收單元等。 眾多的阻尼類(lèi)型包括: 結(jié)構(gòu)阻尼、 材料阻尼、 不同的模態(tài)阻尼(含等效粘滯阻尼)、(噪)聲阻滯阻尼和吸收阻尼、可變的模態(tài)阻尼(等效粘性阻尼,臨界阻尼的分?jǐn)?shù),品質(zhì)因數(shù))、 離散的粘性阻尼單元、隨頻率變化的非線(xiàn)性阻尼器以及動(dòng)力傳遞函數(shù)，直接矩陣輸入、動(dòng)力傳遞函數(shù)定義等。NX NASTRAN可在時(shí)域或頻域內(nèi)定義各種動(dòng)力學(xué)載荷, 包括動(dòng)態(tài)定義所有的靜載荷、 強(qiáng)迫位移、速度和加速度、初始速度和位移、延時(shí)、時(shí)間窗口、解析顯式時(shí)間函數(shù)、實(shí)復(fù)相位和相角、 作為結(jié)構(gòu)響應(yīng)函數(shù)的非線(xiàn)性載荷、基于位移和速度的非線(xiàn)性瞬態(tài)加載、隨載荷或受迫運(yùn)動(dòng)不同而不同的時(shí)間歷程等。模態(tài)凝聚法有 Guyan凝聚（靜凝聚），廣義動(dòng)態(tài)凝聚，部分模態(tài)綜合，精確分析的殘余向量等。

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NX NASTRAN的高級(jí)動(dòng)力學(xué)功能還可分析更深層、更復(fù)雜的工程問(wèn)題如控制系統(tǒng)、流固耦合分析、傳遞函數(shù)計(jì)算、輸入載荷的快速富里葉變換、陀螺及進(jìn)動(dòng)效應(yīng)分析(需DMAP模塊)、模態(tài)綜合分析(需Superelement模塊)。所有動(dòng)力計(jì)算數(shù)據(jù)可利用矩陣法、位移法或模態(tài)加速法快速地恢復(fù), 或直接輸出到機(jī)構(gòu)仿真或相關(guān)性測(cè)試分析系統(tǒng)中去。

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NX NASTRAN的主要?jiǎng)恿W(xué)分析功能如:特證模態(tài)分析、直接復(fù)特征值分析、直接瞬態(tài)響應(yīng)分析、模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析、響應(yīng)譜分析、模態(tài)復(fù)特征值分析、直接頻率響應(yīng)分析、模態(tài)頻率響應(yīng)分析、非線(xiàn)性瞬態(tài)分析、模態(tài)綜合、動(dòng)力靈敏度分析等可簡(jiǎn)述如下：

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1）正則模態(tài)分析用于求解結(jié)構(gòu)的自然頻率和相應(yīng)的振動(dòng)模態(tài),計(jì)算廣義質(zhì)量, 正則化模態(tài)節(jié)點(diǎn)位移,約束力和正則化的單元力及應(yīng)力, 并可同時(shí)考慮剛體模態(tài)。具體包括:

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a). 線(xiàn)性模態(tài)分析又稱(chēng)實(shí)特征值分析。 實(shí)特征值縮減法包括: Lanczos法、增強(qiáng)逆迭代法、Givens法、改進(jìn) Givens法、Householder法，并可進(jìn)行Givens和改進(jìn)Givens法自動(dòng)選擇、帶Sturm 序列檢查的逆迭代法,所有的特征值解法均適用于無(wú)約束模型。

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b). 考慮拉伸剛化效應(yīng)的非線(xiàn)性特征模態(tài)分析, 或稱(chēng)預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下的模態(tài)分析。

2）復(fù)特征值分析復(fù)特征值分析主要用于求解具有阻尼效應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征值和振型, 分析過(guò)程與實(shí)特征值分析類(lèi)似。 此外NASTRAN的復(fù)特征值計(jì)算還可考慮阻尼、質(zhì)量及剛度矩陣的非對(duì)稱(chēng)性。復(fù)特征值抽取方法包括直接復(fù)特征值抽取和模態(tài)復(fù)特征值抽取兩種:

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a) 直接復(fù)特征值分析

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通過(guò)復(fù)特征值抽取可求得含有粘性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼的結(jié)構(gòu)自然頻率和模態(tài),給出正則化的復(fù)特征矢量和節(jié)點(diǎn)的約束力, 及復(fù)單元內(nèi)力和單元應(yīng)力。主要算法包: Delerminated法、Hossen-bery法、新Hossenbery、逆迭代法、復(fù)Lanczos法,適用于集中質(zhì)量和分布質(zhì)量、對(duì)稱(chēng)與反對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),并可利用DMAP工具檢查與測(cè)試分析的相關(guān)性。

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b) 模態(tài)復(fù)特征值分析

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此分析與直接復(fù)特征值分析有相同的功能。 本分析先忽略阻尼進(jìn)行實(shí)特征值分析, 得到模態(tài)向量。 然后采用廣義模態(tài)坐標(biāo),求出廣義質(zhì)量矩陣和廣義剛度矩陣, 再計(jì)算出廣義阻尼矩陣, 形成 模態(tài)坐標(biāo)下的結(jié)構(gòu)控制方程, 求出復(fù)特征值。 模態(tài)復(fù)特征值分析得到輸出類(lèi)型與用直接復(fù)特征值分析得到輸出類(lèi)型相同。

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3）瞬態(tài)響應(yīng)分析(時(shí)間-歷程分析)瞬態(tài)響應(yīng)分析在時(shí)域內(nèi)計(jì)算結(jié)構(gòu)在隨時(shí)間變化的載荷作用下的動(dòng)力響應(yīng)，分為直接瞬態(tài)響應(yīng)分析和模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析。兩種方法均可考慮剛體位移作用。

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a) 直接瞬態(tài)響應(yīng)分析

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該分析給出一個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間變化的載荷的響應(yīng)。 結(jié)構(gòu)可以同時(shí)具有粘性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼。該分析在節(jié)點(diǎn)自由度上直接形成耦合的微分方程并對(duì)這些方程進(jìn)行數(shù)值積分,直接瞬態(tài)響應(yīng)分析求出隨時(shí)間變化的位移、速度、加速度和約束力以及單元應(yīng)力。

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b) 模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)分析

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在此分析中,直接瞬態(tài)響應(yīng)問(wèn)題用上面所述的模態(tài)分析進(jìn)行相同的變換,對(duì)問(wèn)題的規(guī)模進(jìn)行壓縮，再對(duì)壓縮了的方程進(jìn)行數(shù)值積分，從而得出與用直接瞬態(tài)響應(yīng)分析類(lèi)型相同的輸出結(jié)果。

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4）隨機(jī)振動(dòng)分析該分析考慮結(jié)構(gòu)在某種統(tǒng)計(jì)規(guī)律分布的載荷作用下的隨機(jī)響應(yīng)。對(duì)于例如地震波,海洋波,飛機(jī)超過(guò)建筑物的氣壓波動(dòng),以及火箭和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音激勵(lì),通常人們只能得到按概率分布的函數(shù),如功率譜密度(PSD)函數(shù),激勵(lì)的大小在任何時(shí)刻都不能明確給出,在這種載荷作用下結(jié)構(gòu)的響應(yīng)就需要用隨機(jī)振動(dòng)分析來(lái)計(jì)算結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。NX NASTRAN中的PSD可輸入自身或交叉譜密度,分別表示單個(gè)或多個(gè)時(shí)間歷程的交叉作用的頻譜特性。計(jì)算出響應(yīng)功率譜密度、自相關(guān)函數(shù)及響應(yīng)的RMS值等。 計(jì)算過(guò)程中, NX NASTRAN不僅可以象其它有限元分析那樣利用已知譜,而且還可自行生成用戶(hù)所需的譜。

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5）響應(yīng)譜分析響應(yīng)譜分析(有時(shí)稱(chēng)為沖擊譜分析)提供了一個(gè)有別于瞬態(tài)響應(yīng)的分析功能,在分析中結(jié)構(gòu)的激勵(lì)用各個(gè)小的分量來(lái)表示, 結(jié)構(gòu)對(duì)于這些分量的響應(yīng)則是這個(gè)結(jié)構(gòu)每個(gè)模態(tài)的超大響應(yīng)的組合。

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6）頻率響應(yīng)分析 頻率響應(yīng)分析主要用于計(jì)算結(jié)構(gòu)在周期振蕩載荷作用下對(duì)每一個(gè)計(jì)算頻率的動(dòng)響應(yīng)。計(jì)算結(jié)果分實(shí)部和虛部?jī)刹糠帧?shí)部代表響應(yīng)的幅度,虛部代表響應(yīng)的相角。

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a) 直接頻率響應(yīng)分析

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直接頻率響應(yīng)通過(guò)求解整個(gè)模型的阻尼耦合方程,得出各頻率對(duì)于外載荷的響應(yīng)。 該類(lèi)分析在頻域中主要求解二類(lèi)問(wèn)題。 第一類(lèi)問(wèn)題是求結(jié)構(gòu)在一個(gè)穩(wěn)定的周期性正弦外力譜的作用下的響應(yīng)。結(jié)構(gòu)可以具有粘性阻尼和結(jié)構(gòu)阻尼,分析得到復(fù)位移、速度、 加速度、約束力、單元力和單元應(yīng)力。這些量可以進(jìn)行正則化以獲得傳遞函數(shù)。

第二類(lèi)問(wèn)題是求解結(jié)構(gòu)在一個(gè)穩(wěn)態(tài)隨機(jī)載荷作用下的響應(yīng)。此載荷由它的互功率譜密度定義。而結(jié)構(gòu)載荷由上面所提到的傳遞函數(shù)來(lái)表征。分析得出位移,加速度,約束力或單元應(yīng)力的自相關(guān)系數(shù)。該分析也對(duì)自功率譜進(jìn)行積分而獲得響應(yīng)的均方根值。

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b) 模態(tài)頻率響應(yīng)

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模態(tài)頻率響應(yīng)分析和隨機(jī)響應(yīng)分析在頻域中解決的二類(lèi)問(wèn)題與直接頻率響應(yīng)分析解決相同的問(wèn)題。結(jié)構(gòu)矩陣用忽咯阻尼的實(shí)特征值分析進(jìn)行了壓縮, 然后用模態(tài)坐標(biāo)建立廣義剛度和質(zhì)量矩陣。 該分析的輸出類(lèi)型與直接頻率響應(yīng)分析得到的輸出類(lèi)型相同。

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NX NASTRAN的模態(tài)擴(kuò)張法(殘余矢量法)可以估算高階模態(tài)的作用,以確保參加計(jì)算的頻率數(shù)足以使模態(tài)法的響應(yīng)分析的計(jì)算精度顯著提高。

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此外，在眾多的應(yīng)用里，結(jié)構(gòu)模態(tài)分析同時(shí)考慮幾何剛化和材料非線(xiàn)性也是非常重要的。這一功能在NX NASTRAN中叫做非線(xiàn)性正則模態(tài)分析。

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7）多級(jí)超單元分析超單元分析是求解大型問(wèn)題一種十分有效的手段,特別是當(dāng)工程師打算對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)件做局部修改和重分析時(shí)。超單元分析主要是通過(guò)把整體結(jié)構(gòu)分化成很多小的子部件來(lái)進(jìn)行分析, 即將結(jié)構(gòu)的特征矩陣(剛度、傳導(dǎo)率、質(zhì)量、比熱、阻尼等)壓縮成一組主自由度類(lèi)似于子結(jié)構(gòu)方法,但較其相比具有更強(qiáng)的功能且更易于使用。子結(jié)構(gòu)可使問(wèn)題表達(dá)簡(jiǎn)單、計(jì)算效率提高、計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量降低。超單元分析則在子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了重復(fù)和鏡像映射和多層子結(jié)構(gòu)功能, 不僅可單獨(dú)運(yùn)算而且可與整體模型混合使用, 結(jié)構(gòu)中的非線(xiàn)性與線(xiàn)性部分分開(kāi)處理可以減小非線(xiàn)性問(wèn)題的規(guī)模。應(yīng)用超單元工程師僅需對(duì)那些所關(guān)心的受影響大的超單元部分進(jìn)行重新計(jì)算, 從而使分析過(guò)程更經(jīng)濟(jì)、更高效,避免了總體模型的修改和對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的重新計(jì)算。NX NASTRAN優(yōu)異的多級(jí)超單元分析功能在大型工程項(xiàng)目國(guó)際合作中得到了廣泛使用, 如飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)、 機(jī)頭、機(jī)身、機(jī)翼、垂尾、艙門(mén)等在最終裝配出廠前可由不同地區(qū)和不同國(guó)家分別進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn), 此間每一項(xiàng)目分包商不但可利用超單元功能獨(dú)立進(jìn)行各種結(jié)構(gòu)分析,而且可通過(guò)數(shù)據(jù)通訊在某一地利用模態(tài)綜合技術(shù)通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬整個(gè)飛機(jī)的結(jié)構(gòu)特性。

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多級(jí)超單元分析是NX NASTRAN的主要強(qiáng)項(xiàng)之一, 適用于所有的分析類(lèi)型, 如線(xiàn)性靜力分 析、 剛體靜力分析、 正則模態(tài)分析、幾何和材料非線(xiàn)性分析、 響應(yīng)譜分析、 直接特征值、 頻率響應(yīng)、 瞬態(tài)響應(yīng)分析、 模態(tài)特征值、 頻率響應(yīng)、 瞬態(tài)響應(yīng)分析、 模態(tài)綜合分析(混合邊界方法和自由邊界方法)、設(shè)計(jì)靈敏度分析、 穩(wěn)態(tài)、 非穩(wěn)態(tài)、 線(xiàn)性、非線(xiàn)性傳熱分析等。

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模態(tài)綜合分析: 模態(tài)綜合分析需要使用超單元,可對(duì)每個(gè)受到激勵(lì)作用的超單元分別進(jìn)行分析, 然后把各個(gè)結(jié)果綜合起來(lái)從而獲得整個(gè)結(jié)構(gòu)的完整動(dòng)態(tài)特性。超單元的剛度陣、質(zhì)量陣和載荷陣可以從經(jīng)驗(yàn)或計(jì)算推導(dǎo)而得出。結(jié)構(gòu)的高階模態(tài)先被截去,而后用靜力柔度或剛度數(shù)據(jù)恢復(fù)。 該分析對(duì)大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顯得更有效(需動(dòng)力學(xué)分析模塊)。

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NX NASTRAN支持的硬件平臺(tái)

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NX NASTRAN 具有廣泛的平臺(tái)適用性，可在PC機(jī)、工作站、小巨型機(jī)、超級(jí)計(jì)算機(jī)等50種以上通用和專(zhuān)用計(jì)算機(jī)不同的操作系統(tǒng)下運(yùn)行，主要機(jī)種如：PC、SUN、DEC、HP、IBM、SGI、NEC、HITACHI、SIEMENS、CRAY、CONVEX等。NX NASTRAN的并行處理技術(shù)保證其在諸如CRAY、CONVEX、IBM、SUN、DEC、SGI等具有多處理器的大中型計(jì)算機(jī)上高效運(yùn)行。

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