第6章 在Patran界面中建立Dytran模型及后处理的操作过程实例6

FLUENT教程赵玉新I、目录第一章、开始第二章、操作界面第三章、文件的读写第四章、单位系统第五章、读入和操作网格第六章、边界条件第七章、物理特性第八章、基本物理模型第九章、湍流模型第十章、辐射模型第十一章、化学输运与反应流第十二章、污染形成模型第十三章、相变模拟第十四章、多相流模型第十五章、动坐标系下的流动第十六章、解算器的使用第十七章、网格适应第十八章、数据显示与报告界面的产生第十九章、图形与可视化第二十章、Alphanumeric Reporting第二十一章、流场函数定义第二十二章、并行处理第二十三章、自定义函数第二十四章、参考向导第二十五章、索引（Bibliography）第二十六章、命令索引II、如何使用该教程概述本教程主要介绍了FLUENT的使用，其中附带了相关的算例，从而能够使每一位使用者在学习的同时积累相关的经验。

本教程大致分以下四个部分：第一部分包括介绍信息、用户界面信息、文件输入输出、单位系统、网格、边界条件以及物理特性。

第二和第三部分包含物理模型，解以及网格适应的信息。

第四部分包括界面的生成、后处理、图形报告、并行处理、自定义函数以及FLUENT所使用的流场函数与变量的定义。

下面是各章的简略概括第一部分：z开始使用：本章描述了FLUENT的计算能力以及它与其它程序的接口。

介绍了如何对具体的应用选择适当的解形式，并且概述了问题解决的大致步骤。

在本章中，我们给出了一个可以在你自己计算机上运行的简单的算例。

z使用界面：本章描述了用户界面、文本界面以及在线帮助的使用方法。

同时也提供了远程处理与批处理的一些方法。

（请参考关于特定的文本界面命令的在线帮助）z读写文件：本章描述了FLUENT可以读写的文件以及硬拷贝文件。

z单位系统：本章描述了如何使用FLUENT所提供的标准与自定义单位系统。

z读和操纵网格：本章描述了各种各样的计算网格来源，并解释了如何获取关于网格的诊断信息，以及通过尺度化（scale）、分区（partition）等方法对网格的修改。

patran有限元建模和模拟流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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1. 几何建模。

patran与nastran的联立步骤一、创建用户变量1）右键单击“我的电脑”，选择“属性”命令，单击“高级”标签；2）单击“环境变量（N）”按钮，单击“Administrator 的用户变量（U）”下面的“新建（N）”按钮，弹出“创建用户变量”对话框；3）“变量名（N）：”栏输入“LM_LICENSE_FILE”，“变量值（V）：”栏输入“1700@计算机名”；4）单击三次“确定”退出“系统属性”对话框。

步骤二1）打开\patran \MAGNiTUDE下的MSC_Calc.exe文件，拷贝到任意目录，推荐放在桌面上，运行MSC_Calc.exe，会在当前目录下生成一个license.dat文件。

这个文件备用。

2）安装licensing。

打开\MSC.Nastran\MSC.FlexLM，点击setup.exe，进行安装。

3）确认license是否可用以及“服务”是否打开。

打开C:\MSC.Software\MSC.Licensing\10.8中的lmtools.exe，点取config services标签，可以看到三个需要读入文件的空白处，可以根据它空格前的提示在C:\MSC.Software\MSC.Licensing\10.8读入相应的文件（如果里面有则不用变动），把最下面的start server at power up 和use services点上勾，再点取save services.点取start/stop/reread标签，start server. 查看最下面的是否“successful”或者“be running”.如果没有成功不能开始下一步。

步骤三、安装Nastran打开\MSC.Nastran\MSC_Nastran文件夹，运行setup，1）选择Nastran安装位：D:\MSC.Software\MD_Nastran2）在要读入license处输入1700@用户名或通过C:\MSC.Software\MSC.Licensing\10.8路径读入。

patran实例教程6显示练习课程 6. 显示练习目的:, 熟悉各种显示操作。

, 产生并命名新的属性。

, 加入一些文本来显示。

64 PATRAN 301 练习手册—R7.5显示练习模型描述:用第一次练习的模型来做本次练习，练习使用各种显示命令修改模型的显示风格。

也将学习如何给模型定义标题和使用高亮度识别MSC/PATRAN实体。

建议的练习步骤:, 产生新的数据库并命名为display.db。

, 运行过程文件以产生模型。

, 改变显示属性。

—关闭所有实体标号，打开表面标号，把显示风格改变成Shaded/Flat, 然后返回到Wireframe模式。

—按如下调整几何显示属性。

显示线=0 ,, 参数方向=ON, 弦的容差=1.0检查模型的显示，然后设置—, 弦的容差=0.005, 几何收缩=0.30—加入文本并显示。

产生标题:This is attest title 。

设置字符大小为18, 颜色为红色。

, 用高亮度来识别所显示的不同实体，如识别体19和体23的位置。

练习过程:1 产生新数据库并命名display.dbFile/New DatabaseNew Database Name display.dbOKNew Model PreferenceTolerance DefaultOK65 PATRAN 301 练习手册—R7.5显示练习2. 运行过程文件exercise_1.ses 来建立模型。

File/Session/Play…Play From File exercise_1.sesApply模型产生后，如下图。

3. 关掉表面标号。

Dis play/Entity Color/Label/Render…Entity Types Colors and Labels Surface: Label Apply4. 显示风格变为Shaded/flat, 并改变阴影颜色。

在Entity Color/Label/Render框上。

patran建模步骤-回复Patran建模步骤Patran是一款常用的有限元前后处理软件，用于建立有限元模型、进行前处理工作、对有限元计算结果进行后处理分析。

在进行Patran建模过程中，一般可以分为以下几个步骤。

步骤一：准备工作在进行Patran建模之前，需要准备相关的几何模型和材料数据。

对于复杂的几何模型，可以使用CAD软件绘制，并导入到Patran中；对于简单的几何模型，也可以在Patran中直接建立几何模型。

此外，还需要准备材料的物理性质数据，例如弹性模量、泊松比等。

步骤二：创建几何模型在Patran中创建几何模型的方法有多种，可以通过导入CAD文件、绘制几何形状等方式来实现。

如果是导入CAD文件，可以选择几何模型文件的格式（例如IGES、STEP等），然后按照相关提示导入CAD文件。

如果是在Patran中直接绘制几何模型，可以使用构建几何体的命令（例如点、线、平面、体等）来创建几何形状，并按照设计要求对几何模型进行编辑和变形。

步骤三：创建网格模型在Patran中创建网格模型是进行有限元分析的关键步骤。

网格模型的生成可以通过网格剖分来实现，可以选择不同的网格剖分算法和参数，以获得满足分析要求的网格模型。

在Patran中，可以使用自动剖分命令，也可以使用手动剖分命令来创建网格模型。

自动剖分命令一般适用于简单几何形状，而手动剖分命令适用于复杂几何形状。

在进行网格剖分时，还需要设置网格尺寸、单元类型、局部剖分等参数。

步骤四：定义边界条件在进行有限元分析之前，需要定义边界条件。

边界条件包括加载边界条件和约束边界条件。

加载边界条件是指施加在模型上的外部荷载，例如力、压力、温度等。

约束边界条件是指模型的约束条件，例如支撑、固定、禁止位移等。

在Patran中，可以通过加载定义命令和约束定义命令来分别定义加载边界条件和约束边界条件。

例如，可以选择加载的单元或节点，然后定义加载类型和大小；对于约束条件，可以选择需要约束的节点或边等，然后定义约束类型和大小。

随机响应分析过程说明1、约束模态预分析在随机分析前应进行约束模态分析，确定前30阶的频率空间。

随机分析是在模态的频率响应分析基础上施加PSD加速度进行计算的，该分析方法是使用振型叠加法分析线性动态问题的，要保证在频率提取分析步中提取了足够数量的模态，其判断标准是在主要运动方向上的总有效质量要超过模型可运动质量的90%。

本模型中，其约束模态第一阶频率为2879.2Hz；第三十阶频率是26360Hz；分析频率响应频率范围在2000Hz—6000Hz。

2、在Patran上显示Utilities菜单，做随机响应分析Random正常情况下，用户界面上并不显示Utilities菜单，但这些功能已经随着软件一起安装了。

把该菜单调出来的方法是：Patran的安装目录下有个init.pcl文件，在该文件中增加一行“( 999, p3_home // "/shareware/msc/unsupported/utilities" )”，再启动Patran。

重新运行后，显示utilities功能模块，其中，包含Random分析模块。

3、创建模型4、创建网格以4mm为单元长度，生成网格5、为集中力创建一非空间场单击Fields应用工具按钮，Action〉Create，Object〉NonSpatial，Method〉Tabular Input，在Field Name里输入f1，在Active Independent Varialbles中选择Frequency（f）,单击Input Data 按钮，在弹出的对话框中输入下图数据，单击OK、Apply完成非空间场的创建。

6、定义材料属性杨氏模量2.1e5MPa,泊松比0.3，密度7.8E-9T/mm37、定义单元属性单击Properties应用工具按钮，在厚度里设置3mm(每次分析可修改厚度，但厚度设置一般不超过最短边长的1/5)。

8、创建载荷工况单击Load C…，在Load Case Name中输入f1,在Type中选择Time Dependent。

Patran操作步骤仅供参考,照搬的切小JJ3.1.1创建数据库文件1）任务栏中点【File】，选择New，文件名输入yuan，点。

2）会出现如图3-1这样的一个选择项，Analysis Code下选项选择MSC.Nastran，Analysis Type下的选项选择Structural，点。

图3-1 创建文件选择区3.1.2创建几何模型1）任务栏中点【Geometry】，Action→Create，Object→Solid，Method→Primitive，点击按钮，弹出如图3-2所示菜单：图3-2 创建平板菜单栏2）设定长宽高X Length list→60, Y Length list→40, Z Length list→1, 选择基点Base Origin Point List→[-30 -20 0],点，得到如图3-3所示平板。

图3-3 创建平板3）创建圆柱：点击按钮，出现如图3-4所示菜单：图3-4 创建圆柱菜单栏4）设定圆柱高Height List→5，半径Radius List→2，基点Base Origin Point List →[0 0 0]，点。

得到如图3-5所示模型:图3-5 带圆柱板5）【Geometry】菜单栏中，Action→Edit，Object→Solid，Method→Boolean，点击按钮，弹出如图3-6所示菜单：图3-6 Boolean菜单6）选中Target Solid下的命令框，左键单击平板，选中Subtracting Solid List 下命令框，左键单击圆柱，点，得到图3-7所示带圆孔板:图3-7 带圆孔板模型3.1.3有限元网络划分1）任务栏中点【Meshing】，Action→Create，Object→Mesh，Type→Solid，弹出如图3-8所示菜单：图3-8 有限元网络划分2）这里我们选用四面体自动划分网格Elem Shape→Ted, Mesher→TetMesh, Topology→Ted4, Input List→Solid 1,取消Automatic Calculation选项前的√，在Value后的命令框中输入1.0，点，得到图3-9模型。

第5卷中国舰船研究第5卷第1期2010年2月中国舰船研究Chinese Journal of Ship Research Vol .5No.1Feb.2010收稿日期：2009－10－20基金项目：国家教育部财政部重大项目（ZXZY019）；海洋工程国家重点实验室专项基金（GKZD01020）作者简介：顾敏芳（1984-），男，硕士研究生。

研究方向：船舶与海洋结构物设计制造汪学锋（1966-），男，研究员，博士生导师。

研究方向：船舶与海洋工程。

E-mail ：wangxuef＠sjtu．edu．cn1引言MSC．Patran 是一个集成的并行框架式有限元前后处理及分析系统，是工业领域最著名的有限元分析软件之一，也是舰船结构分析最常用的软件工具。

其开放式、多功能的体系结构可将工程设计、工程分析、结果评估、用户化设计和交互图形界面集于一身，构成一个完整的CAE 集成环境。

它的用户化技术允许用户将MSC．Patran 作为自己的前后处理器，并利用其强大的PCL 语言和编程函数库，将自行开发的应用程序和功能及针对特殊要求开发的内容直接嵌入MSC．Patran 的框架系统，或单独使用或与其他系统联合使用，提高其在市场的竞争力［1，2］。

Fluent 是目前功能最全面、适用性最广、国内应用最广泛的CFD 软件之一，能完成多种参考系下流场模拟，定常与非定常流动分析、不可压流和可压流计算、层流和湍流模拟、传热和热混合分析等［3］。

Fluent 在流场计算领域的强大，得到了业界的充分肯定，同样也是舰船流体动力性能分析中最广泛应用的分析软件。

通常情况下，舰船等设备进行结构和流体分Patran 集成Fluent 处理中模型的转换顾敏芳1汪学锋21上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海2000302上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院、海洋工程国家重点实验室，上海200030摘要：Patran 集成Fluent 处理在舰船力学计算、流固耦合分析等方面有广泛的应用，而模型转换则是该集成处理的关键问题。

注：涉及结构均为空心结构，其X轴为水平方向，重力方向为沿Y 轴负向，计算时间均为3.0s第五组(21-25号)：上底面半径为0.25m，下底面半径为0.5m，高为1.5m的圆台，其中心线与X、Y、Z轴夹角分别为：αx=45°, αz =90°, αy =45°，以V x=1m/s，V y=3m/s 初速度从3m高度垂直落下，求圆台应力、位移分布。

一、模型描述1、模型初始状态如题所示。

2、材料属性：弹性模量2.1E11泊松比0.3密度7800 kg/m3重力加速度9.81m/s2二、建立模型1、创建新文件a、选择file/newb、输入文件名yuantaic、单击OKd、在Analysis Code选项选择MSC.Dytrane、单击OK2、创建几何模型及划分网格（Geometty/Elements）a、用点的方法创建圆台的半边轮廓线，四个点的坐标非别是[0 0 0] ,[0 0.5 0],[1.5 0.25 0]，[1.5 0 0] ，如下图：b、创建圆台的四分之一面，方法是选着上一步创建的轮廓线绕x轴进行90度旋转（revolve）,如下图：c、对上一步创建出来的圆台四分之一曲面划分网格，创建网格命令下选着create/mesh/surface，value填0.2。

点击apply。

d、在group中选着transform/mirro，选着镜像方式为复制，对上一步已经划分网格的四分之一圆台进行复制镜像，先以z轴为对称轴进行一次，再以y轴为对称轴，上步所得的二分之一圆台为对象进行一次，即得出所要的圆台模型。

e、在网格划分命令下选着equivalence，点击apply，对已建立的圆台模型进行多余节点清除。

f、对圆台模型进行姿态调整，选着group命令下的transform/rotate，进行不复制绕z轴进行45度旋转。

之后在选着transform/transform命令对已经旋转的圆台沿y轴正方向移动矢量为<0 3 0>。

目录第一章Patran基础知识 (2)第二章悬臂梁的有限元建模与变形分析 (17)第三章受热载荷作用的薄板的有限元建模与温度场求解 (31)第四章带孔平板的受力分析（平面） (36)第五章厚壁圆筒的受内压作用时的应力分析 (44)第六章受压力载荷作用时板的受力分析 (51)第七章板的模态分析 (57)第八章板的瞬态响应分析 (62)第九章板的频率响应分析 (67)第十章提取车架中性面的模态分析 (72)第一章Patran基础知识一．Patran的用户界面介绍Patran具有良好的用户界面，清晰、简单、易于使用且方便记忆，其用户界面如图1-1所示。

图1-1 patran界面按照各部分的功能，可将Patran界面划分为四个区域：菜单和工具栏区、操作面板区、图形编辑区、信息显示和命令行输入区。

下面，就分别对这几个区域进行介绍。

1.菜单和工具栏区如图1-2所示，patran 的界面上有一行菜单，两行工具栏。

图1-2 菜单工具栏Patran 的菜单是该软件的重要组成部分，使用菜单项，可以完成多设置和操作。

本来，菜单与各种工具是配合使用的，两者是不能独立区分的。

这里对菜单栏进行简单的介绍，一般情况下，Patran 有九个主菜单项，如图1-2所示，文件管理（File ）菜单主要用于Patran 数据库文件的打开/关闭，同时也用来从其他CAD 系统输入模型；组（Group ）菜单主要用于组的操作，作用类似CAD 系统中的“层”；视窗管理（Viewport ）菜单用于视窗设置；视图操作（Viewing ）菜单用于图形显示设置，包括了工具栏中一些工具的功能；元素显示管理（Display ）菜单用于设置各种元素的显示方式；参数设置（Preferences ）菜单用于选择求解器，定制用户自己的环境等操作；工具选项（Tools ）菜单中提供了许多非常有用的工具；在线帮助（Help ）菜单为使用者提供在线帮助。

工具栏各工具功能见表一：表一 Patran 工具栏各工具功能列表 菜单栏应用菜单按钮工具栏2.操作面板区，图形编辑区和信息显示和命令输入区由工具按钮和菜单选项打开的各种面板一般都显示在patran界面的右侧，即操作面板区。

Patran船舶结构有限元建模的实用技巧目前，市面上主流的通用结构有限元分析前处理器种类众多，包括Patran、Ansys、Abaqus、HyperMesh 和Femap 等。

这五款软件在国内船舶行业均有应用，其中Patran 的用户数量很多。

本文结合笔者多年运用Patran 进行船舶结构有限元建模积累的经验，为广大同行介绍一些建模方面的技巧，以期对读者有一些帮助。

一、网格划分与编辑技巧1. 根据现有的节点撒种子对于具有曲线边界的面，例如首尾区域垂向加强的横舱壁，横舱壁与外板交线上的网格种子并不是等间距的，此时可先在横舱壁与甲板的交线上生成等间距的节点，然后将这些节点投射到横舱壁与外板的交线上，最后用Create\Mesh Seed\Tabular 方法（Coordinate Type 选Node and Point）根据投射得到的节点生成网格种子，这样得到的网格种子可以保证横向对齐。

2. 径向扫略由低阶单元变换得到高阶单元时，Sweep\Element\Extrude 是一种经常使用的方法，此方法为线性扫略。

但径向扫略的作用也不容忽视，图 1 所示的立柱环筋的创建就是一个典型的例子。

径向扫略通过Sweep\Element\Radial Cyl. 方法实现。

扫略时，Axis 填写扫略平面的法向，Radial Distance填写扫略距离，为正时背离原点扫略，为负时指向原点扫略。

3. 跨越边界的单元的修改通过扫略创建甲板边板壳单元时，在非平行中体区域，会出现最外侧的一行单元跨越甲板边线的情况，此时需移动节点将其拉回到甲板边线上。

有些用户习惯使用Modify\Node\Move 方法实现这个目标，但这种方法要求输入节点要移动到的新位置，而这个位置的坐标通常是未知的，因此需先通过求交点的方法找到这个位置。

更快捷的做法是使用Modify\Node\Project 方法，Project onto 选Surface，Direction 选Define Vector，即将节点沿指定的方向投射到指定的面上。

课程18 瞬态响应结果的后处理目标:⏹制作瞬态结构响应动画。

⏹生成结构位移对时间的XY图。

模型描述:本练习，将显示一个简单平板结构与时间相关的瞬态响应，也将产生一个以时间为变量的节点位移函数的X-Y图。

建议的练习步骤⏹产生新的数据库plate.db，并在分析框中，从文件plate_vibration.op2读入MSC/NASTRAN模型和结果。

⏹用Result、 Create、 Deformation和Select Results，选择结果工况、变形结果类型以及结果分量。

⏹指定Result、 Create、 Deformation 、Target Entities的目标实体，Target Entity为Current Viewport。

⏹设置用于Result、Create、Deformation及DisplayAttributes的变形颜色、线形及比例因子（0.25）⏹设置用于Result、 Create、 Deformation及AnimationOptions的动画参数值。

试用不同帧数的动画来表示平板结构的瞬态运动。

⏹用Result、 Create、 Graph、 YvsX、 Select Results和Target Entities，产生节点自由度对时间的X-Y图。

练习过程:1. 产生新的数据库并命名为plate.dbFile/New Database...New Database Name在PATRAN的图形窗口中，将出现New Model Preference 框，New ModelPreference框设置MSC/PATRAN内全部框和操的代码。

在New Model Preference框中，把Analysis Code设为MSC/NASTRAN。

Tolerance DefaultAnalysis Code:Analysis Type:2.输入平板的模型和结果。

AnalysisAction:Object:Method:Selected Results File:使用工具条中如下的图标改变视图和显示。