June3,1996*有限元建模-对称性模型对称—当物理系统的形状、材料和载荷具有对称性时，就可以只对实际结构中具有代表性的部分或截面进行建模分析，再将结果映射到整个模型上，就能获得相同精度的结果。物理系统对称分析要求具有以下对称性条件：几何结构对称材料特性对称具有零位移约束存在非零位移约束定义第29页，共49页，星期日，2025年，2月5日June3,1996*有限元建模-对称性模型(续)对称类型轴对称即绕某一轴线存在对称性，这类结构如：电灯泡，直管，圆锥体，圆盘和圆屋顶。对称面就是旋转形成结构的横截面，它可以在任何位置。大多数轴对称分析求解必须假定非零约束（边界），集中力、压力和体截荷均具有轴对称。然而，如果截荷不存在轴对称性，并且是线性分析，可以将截荷分成简谐成分，进行独立求解（然后进行叠加）。定义第30页，共49页，星期日，2025年，2月5日June3,1996*有限元建模-对称性模型(续)对称类型(续)旋转对称即结构由绕轴分布的几个重复部分组成，诸如涡轮叶片这类物体。大多数旋转对称分析求解要求非零位移约束（边界），集中力、压力和体载荷应具有对称性。然而，如果载荷不对称分布，并且如果是线性分析，它们可以利用周期对称求解。定义第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日June3,1996*有限元建模-对称性模型(续)对称类型(续)平面或镜面对称即结构的一半与另一半成镜面映射关系，对称位置（镜面）称为对称平面。大多数平面对称分析求解要求非零位移约束（边界），集中力、压力和体力应当对称。但是，如果这些载荷不对称，并且是线性分析，它们可以分成对称或反对称问题进行独立求解。定义该图显示了镜面对称和旋转对称第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日June3,1996*有限元建模-对称性模型(续)对称类型(续)重复或平移对称即结构是由沿一直线分布的重复部分组成，诸如带有均匀分布冷却节的长管等结构。该对称要求非零位移约束，集中力、压力和体载荷应具有对称性。一个结构可能由多个对称平面，这样就可以利用对称性建立一个很小的等效分析模型。定义图示模型具有镜面对称(2X)和重复对称第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日June3,1996*有限元建模-对称性模型(续)在实际当中，可以利用对称模型进行分析能获得更好的分析结果，因为可以建立更精确、综合考虑各细节的模型。准则第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日求解时模型是否准备就绪?在求解初始化前，应进行分析数据检查，包括下面内容:统一的单位单元类型和选项材料性质参数考虑惯性时应输入材料密度热应力分析时应输入材料的热膨胀系数实常数(单元特性)单元实常数和材料类型的设置实体模型的质量特性模型中不应存在的缝隙壳单元的法向节点坐标系集中、体积载荷面力方向温度场的分布和范围热膨胀分析的参考温度(与ALPX材料特性协调?)*第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日MSC.PATRAN.NASTRAN
大型通用FEA分析系统MSC.PATRAN.NASTRAN是美国MSC公司生产的大型通用FEA分析系统为工业标准的FEA原代码程序及国际招标中工程分析和校验的工具是船舶结构分析的主流软件第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日1、有限元软件功能结构分析热分析电磁分析流体分析(CFD)耦合场分析-多物理场**第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日结构分析概览结构分析的类型:静力分析-用于静态载荷.可以考虑结构的线性及非线性行为，例如:大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.模态分析-计算线性结构的自振频率及振形.谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变(也叫作响应谱或PSD).结构分析用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等.**第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日结构分析概览(续)谐响应分析-确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应.瞬态动力学分析-确定结构对随时间任意变化的载荷的响应.可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.特征屈曲分析-用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状.(结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)专项分析:断裂分析,复合材料分析，疲劳分析Courtesy: