PATRAN的一些精华小技巧

Patran船舶结构有限元建模的实用技巧-机械制造论文Patran船舶结构有限元建模的实用技巧撰文/ 中船重工（武汉）船舶与海洋工程装备设计有限公司何勇目前，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。

PATRANNASTRAN问题集锦1、PATRAN安装说明以安装目录为E:\MSC\为例做安装说明1）将光盘PATRAN2001R3放入光驱，双击SETUP，出现安装菜单，共需安装3个部分：PATRAN，NASTRAN，HELP VIEWER；先安装PATRAN，双击PATRAN开始安装。

2）安装PATRAN过程中全用默认设置，当要求输入LICENSE时点击NEXT即可，直到安装完成。

3）双击安装菜单中的NASTRAN ，开始NASTRAN 的安装，其中有MSC NASTRAN 和FLEXLM 7.2h License server两个模块，一次只能安装一个，分两次安装完。

安装完后不要重新启动机器。

4）将光盘根目录下的license.dat 文件复制到硬盘中，将属性中的只读去掉，用记事本打开进行编辑：（1）将第一行中的shi4改为本计算机的计算机名称。

（2）将第二行中的目录改为当前机器中MSC.EXE所在的路径，然后将其放到E:\MSC\FLEXLM\I386\中5）双击启动E:\MSC\FLEXLM\I386\中的LMTOOLS文件出现配置界面，选择SERVICE/LICENSE FILE卡片，选择configuration using services,再选择其下的flexlm license server。

选择configure services卡片，将LMGRD.EXE,LICENSE.DAT,LMGRD.LOG文件的路径改为当前机器中的正确路径，其下面的两个选项USE SERVICES和start server at powerup 都选上，然后点击SAVE SERVICE。

6）右击我的电脑-》属性-》高级-》环境变量-》系统变量-》添加变量，添加的变量名字为：MSC_LICENSE_FILE,变量的值为前面license.dat文件的路径。

7）再次启动E:\MSC\FLEXLM\I386\中的LMTOOLS，选择service/license file 卡片，其下面的选择与第5步中相同，再选start/stop/reread 卡片，点击start server。

patran运用经典问题剪辑1 概述螺栓是机载设备设计中常用的联接件之一。

其具有结构简单,拆装方便,调整容易等优点,被广泛应用于航空、航天、汽车以及各种工程结构之中。

在航空机载环境下，由于振动冲击的影响，设备往往产生较大的过载，对作为紧固件的螺栓带来强度高要求。

螺栓是否满足强度要求，关系到机载设备的稳定性和安全性。

传统力学的解析方法对螺栓进行强度校核，主要是运用力的分解和平移原理，解力学平衡方程，借助理论和经验公式，理想化和公式化。

没有考虑到连接部件整体性、力的传递途径、部件的局部细节(如应力集中、应力分布)等等。

通过有限元法，整体建模，局部细化，可以弥补传统力学解析的缺陷。

用有限元分析软件MSC.Patran/MSC.Nastran提供的特殊单元来模拟螺栓连接，过程更方便，计算更精确，结果更可靠。

因此，有限元在螺栓强度校核中的应用越来越广泛。

2 有限元模型的建立对于螺栓的模拟，有多种模拟方法，如多点约束单元法和梁元法等。

多点约束单元法(MPC)即采用特殊单元RBE2来模拟螺栓连接。

在螺栓连接处，设置其中一节点为从节点(Dependent)，另外一个节点为主节点(Independent)。

主从节点之间位移约束关系使得从节点跟随主节点位移变化。

比例因子选为1,使从节点和主节点位移变化协调一致，从而模拟实际工作状态下，螺栓对法兰的连接紧固作用。

梁元法模拟即采用两节点梁单元Beam，其能承受拉伸、剪切、扭转。

通过参数设置，使梁元与螺栓几何属性一致。

本文分别用算例来说明这两种方法的可行性。

2.1 几何模型如图1所示组合装配体，底部约束。

两圆筒连接法兰通过8颗螺栓固定。

端面受联合载荷作用。

图1 三维几何模型2.2 单元及网格抽取圆筒壁中性面建模，采用四节点壳元(shell)，设置壳元厚度等于实际壁厚。

法兰处的过渡圆弧处网格节点设置密一些，其它可以相对稀疏。

在法兰上下两节点之间建立多点约束单元(RBE2，算例1,图3)或梁元(Beam, 算例2,图4)来模拟该位置处的螺栓连接。

PATRAN的一些精华小技巧1、在Patran里如何Move 一组Points 的位置, 而不改变这组Points 的ID 编号?Group/Transform/Translate的功能,这样不但编号不会变, 连property跟边界条件都会保留2、Patran如何执行多次Undo?所有Patran的操作步骤, 都记录在最新的一个patran.ses.xx中,如果需要多次undo, 可以刪除最后不需要的步骤指令行,再利用File -> Session -> Play 的方式, 执行改过的patran.ses.xx ,这样可以无限制的undo。

3、Patran中如何定义杆件之间的铰接？用的是rod元素，不需要定义铰接，因为rod元间本身就是以铰接形式连接。

如果用bar 或是beam，需在properties里的Pinned DOFs @ Node 1/2定义铰接。

4、Patran 如何把不小心Equivalence的node分开用Utility/FEM-Elements/Separate Elements在equivalence时, 可以將选项切换为"List",只选择特定某些节点作equivalence, 可以避免不小心的失誤。

5、Patran如何將Tri3单元转换为Tri6单元在Patran -> Element -> Modify/Element/Edit , 將Type选项打勾,在Shape中选Tri, New Shape 选Tri6, 最后选取想要改变的Tri3单元,6、Patran 如何定义材料库Patran除了可以直接读取MSC.Mvision的材料材料库外，还可利用执行Session File的方式，直接使用以前已经定义过的材料。

编辑patran.ses.xx，将定义材料的PCL指令剪下，粘贴到另外一个文件中（如mat.ses）。

之后便可直接由Patran的File/ Session/ Play来加入此一材料的定义。