MSC/PATRAN是工业领域最著名的有限元前、后处理器, 是一个开放式、多功能的三维MCAE软件包,具有集工程设计 、工程分析、和结果评估功能于一体的、交互图形界面的CAE集成环境。
  

编辑本段主要特点

  • 鼠标驱动的Motif标准图形用户界面
  • 命令过程自动文件记录,记录文件可编辑修改并用于模型参数化研究
  • 交互的超文本在线帮助系统
  • 数据库不同平台相互兼容
  • 强大的PATRAN命令语言(PCL)可使用户开发自己的分析模块和完全集成已有的分析程序
  • CAD模型直接读入
  • Unigraphics几何特征读写和编辑功能
  • 独立的几何模型的创建和编辑工具
  • 完全集成MSC的各种分析求解器及外部、第三方的分析求解器
  • 丰富、高质量的1D, 2D 和 3D网格划分器
  • 任意的梁截面库定义
  • 载荷、边界条件、材料和单元特性可直接施加在几何模型上
  • 可视化的与时间或温度相关的载荷和材料特性的定义及显示
  • 丰富的结果后处理功能
  • 丰富可调的色彩显示方案
  • 直接访问材料管理系统MSC/MVISION中的各种材料数据
  • 网络浮动LICENSE管理
  • 通过2000年问题检验
  

编辑本段图形用户界面

  MSC/PATRAN图形用户界面是一个基于表格、鼠标驱动的菜单和图标系统,所有菜单风格一致、易学易用。其功能可概述为:
  • OSF Motif 标准
  • 全屏幕菜单系统
  • 命令中断功能
  • 用户输入可选择:鼠标、对话框、键盘
  • 方框和多边形鼠标屏幕选取方式
  • 命令UNDO功能
  • 屏幕拾取或直接输入标号选择要素
  • 要素标号重排功能
  • 任何时刻可访问PATRAN的任意应用功能
  • 用户定制的、图标式的“Quick Pick”工具菜单,使用户更容易访问常用的命令
  • 用户可开发的开放界面
  • 流行的Frame在线超文本联机帮助系统
  

编辑本段CAD几何模型的直接读入

  MSC/PATRAN 可以直接读取当前各主流CAD系统的几何造型用于生成有限元模型,读入的CAD模型保持其原有的格式而不作近似处理,生成的有限元单元、模型的载荷、边界条件和材料特性均和几何模型相关联。
  目前支持的通用几何接口标准
  • Parasolid
  • ACIS
  • STEP
  • IGES
  直接CAD零件或装配模型文件读入的接口
  • CADDS 5
  • CATIA
  • EUCLID 3
  • Pro/ENGINEER
  • Unigraphics
  • SolidWorks
  • SolidEdge
  • SolidDesigner
  • CoCreate
  • AutoCAD
  • Bravo
  • CADKEY
  • IronCad
  • MSC/ARIES
  • TurboCAD
  • Vellu
  可读入的要素
  • 几何点
  • 曲线
  • 曲面和实体
  • Unigraphics的特征
  其中,Unigraphics的特征不但可以读入Patran,而且在Patran中优化后仍可作为UG的特征返回UG,供CAD修改设计使用。
  读入的CAD模型保持其原有的数学表达格式
  MSC/PATRAN EXPRESS 中间文件
  • 读入MSC/ARIES的几何模型
  • 在不同平台之间传递几何模型
  所有CAD软件的IGES文件读入
  • 几何点、曲线、曲面
  • 有限元节点和单元
  IGES文件输出
  • 几何点、曲线、曲面、实体
  • 有限元节点、单元和相关的坐标系
  

编辑本段几何造型功能

  MSC/Patran包括一系列的几何造型和编辑功能,不但可以编辑读入的CAD造型以划分有限元网格,而且可以创建复杂的几何造型。其功能特点归纳为:
  风格一致的菜单形式
  多种几何要素
  • 点
  • 曲线
  • 曲面
  • 实体
  • Trimmed 裁剪曲面
  • 三参数实体
  • B-rep实
  多种生成选项
  • 平移或拷贝、转动、比例缩放、镜象
  • 滑动拉伸、法向拉伸
  • 抽取点、线、面
  • 导角
  • 直接定义XYZ坐标生成
  • 任意方向拉伸、旋转生成
  • 复杂要素分解为简单要素
  • 要素相交产生新的要素
  • 重叠在指定的面上产生线、面
  • 投影点、线、面
  • 由有限元网格生成曲面
  • 通过组的变换生成几何要
  曲线、曲面合并功能
  任意的局部坐标系:
  笛卡儿、圆柱和球坐标选项 。
  计算几何模型的质量和几何特性:
  重心、形心、转动惯量等。
  

编辑本段分析求解器的接口

  在PATRAN界面内可直接选择的求解器包括:
  • MSC/NASTRAN
  • MSC/DYTRAN
  • MSC/DROPTEST
  • MSC/SUPERFORGE
  • MSC/MVISION
  • Star-CD
  • CFX
  • Fluent
  • ABAQUS
  • ANSYS
  • LS-DYNA3D
  • MARC
  • PamCRASH
  • SAMCEF
  MSC/PATRAN 中间文件选择:
  任何第三方分析器可通过此格式与PATRAN集成在一起 。
  另外,MSC/PATRAN还可以选择自身的求解器和分析功能,包括::
  • 线性结构分析P/FEA
  • 非线性结构分析P/AFEA
  • 专业热分析包MSC/THERMAL
  • 专业疲劳分析包MSC/FATIGUE
  • 高级分析管理器P/Analysis Manager
  • 高级层板复合材料建模器PATRAN/LAMINATE MODELER
  有限元建摸
  网格生成器
  快速曲面网格划分器:
  任意2D曲面网格生成
  用户定义局部或全局单元尺寸
  网格自动光顺以确保网格质量
  网格密度控制包括曲率检查
  无曲面的面网格
  先进的算法保证在边界和特殊区域的网格形状最佳
  p-单元算法产生较少的单元以用于p-单元方的法分析
  自动实体单元网格划分器:
  四面体网格
  任意几何体3D网格划分
  强大的网格密度控制功能,包括曲率控制
  先进的算法保证在边界及重要区域网格有最佳形状
  先进的算法保证在边界和特殊区域的网格形状最佳
  映射网格划分器:
  通用1D、2D、3D有限元网格划分
  单一命令多种网格划分选项:
  均匀、非均匀(包括单方向、双方向、及基于曲率的网格分)控制
  网格过渡控制
  网格种子控制
  用户控制的网格光顺处理
  两条线之间产生面单元
  扫略网格生成器:
  1D、2D和3D 单元可从低一阶次的单元扫略形成,扫略方法有很多种,包括:
  • 圆弧方向
  • 柱面径向
  • 拉伸
  • 球面径向
  • 滑动
  • 滑动-导轨
  • 法向
  • 球面周向矢量域(field)
  在拓扑相近的四边形网格之间蒙出实体单元
  网格划分主要功能
  强大的单元库包括线性、二阶、及三阶单元:
  单元形状 节点数
  杆 2 3 4
  三角形 3 4 6 7 9 13
  四边形 l 4 5 8 9 12 16
  四面体 4 5 10 11 14 15 16 40
  楔形单元 6 7 15 16 20 21 24 52
  六面体 8 9 20 21 26 27 32 64
  特殊单元类型包括:
  • 质量单元
  • 弹簧元
  • 阻尼单元
  • 弹性支撑
  • 自由度集
  • 多点约束(MPC)
  自动硬点
  自动产生高阶单元的边中、面中、或中心节点
  单元平移、转动、镜象和比例缩放以复制和管理单元
  节点和单元的修改编辑
  单元细化
  一个几何体多种不同网格划分并存在于同一个数据库库
  方便的选项以产生位置重合的节点用于生成零长度单元,如间隙单元和滑移线单元
  重合节点自动消除功能选项:
  • 根据拓扑或几何关系
  • 用于检查重合的节点可根据组定义、个别选择或整个模型
  • 检查单元不连续和特殊单元
  • 预览将删除的重合节点
  • 选择节点不进行重合检查
  节点号、单元号、及其位置用户可完全控制
  检查功能确保所有分析模型的完整性
  • 壳单元的细长比、翘曲、扭曲、阶梯性及法向的一致性检查
  • 高阶壳单元的法向和切向便置检查
  • 实体单元的细长比、内角、扭曲、表面扭曲、表面阶梯性、表面翘曲、四面体间隙、单元连接、及重合检查
  • 雅可比测试
  • 单元特性、材料、及边界条件的图形显示
  • 单元自由边和自由面的图形显示
  对带宽和波前进行优化
  • 压缩和/或重排节点和单元序号
  • Cuthill-McKee和 Gibbs-Poole-Stockmeyer 优化算法
  有限元网格可以随时与几何点、线、面或体相关联,这对生成网格时未做几何关联或网格从外部读入的情况非常有用
  通过组的变换生成网格
  利用别的单元的表面或边生成新的单元
  节点投影到平面、曲面、曲线或指定的空间位置
  单元网格打开和闭合
  函数赋值
  在 MSC/PATRAN中,函数赋值既可以用于施加载荷和边界条件,又可用于材料和单元特性的定义。
  载荷和边界条件
  可直接作用于几何或有限元,且有多种方法:
  • 连续,集中于一点
  • 沿一条边
  • 在一个平面、柱面或球面内
  • 通过一个曲面
  • 通过一个实体
  分析所要求的输入表格形式
  丰富的载荷和约束选项,包括:
  • 力和力矩
  • 压力和面分布力
  • 强迫位移或约束
  • 温度
  • 点或面或体积热源
  • 对流
  • 热通量
  多个点或单元与其它点或单元相联系的表格输入区域
  数学函数表达的域可用于施加变化载荷
  不同的有限元网格之间计算结果插值,如:热-结构
  多个载荷和边界条件作用时产生多工况
  材料和单元特性
  支持的材料模型
  • 各向同性
  • 正交异性
  • 各向异性
  • 复合材料
  • 热各向同性
  • 热正交异性和热各向异性
  密度和材料主方向随空间位置变化
  可直接加在几何或有限元模型上
  合成复合材料特性
  • 对称和反对称层状复合材料
  • Halpin-Tsai准则
  • 短纤维复合材料
  应力、应变、应变率、温度、或频率相关
  MSC/MVISION的材料信息可由材料库直接读入MSC/PATRAN
  每个特性定义可有多达96个特性输入位置
  所有数据均可用彩色图显示出来以检查
  每个特性值均自动根据分析器被指定一个名字
  

编辑本段结果评估

  MSC/PATRAN可快速明了的显示结构、热、疲劳、流体、及电磁场分析的结果,并能和其它有限元程序关联,Patran的结果分别与其有限元网格和节点进行映射。
  多种结果彩图显示类型:
  • 等值图
  • 彩色云图
  • 连续色彩云带
  • 混合云带
  • 单元填充显示
  • 矢量
  • 张量显示
  • 值显示
  • 变形形状
  • 等值面
  • 流线
  • 流面
  • 记号显示
  • x-y曲线
  • 阀值
  无限制的颜色谱值对照表
  导出结果颜色范围可按以下方法定义:
  • 半自动
  • 手工
  • 显示出最小、最大、或同时显示出最小和最大值
  组合结果值选项包括:
  • 在单元中心或节点显示
  • 节点结果仅在可见的表面显示
  • 仅显示用户选定的节点和单元的结果
  屏幕显示的标题选项包括:
  • 自动或手工屏幕定位
  • 大小和颜色可调
  • 显示开关
  与硬件相关的实体消隐及连续云图瞬态动画
  结果显示可以变形后的几何叠加在未变形的几何上同时显示出:
  • 线框或隐藏线方式
  • 变形动画
  • 可调的显示放大因子
  结果显示可按等值线或云图方式叠加在变形或未变形的消隐几何上
  任何与时间或载荷步有关的结果都可以做线框、隐藏线和消隐实体方式的动画显示,包括:
  • 模态
  • 变形
  • 等值线
  • 云图
  • 连续云图
  • 单元填充结果动画
  多种张量和矢量显示方式:
  • 节点和/或单元结果的幅值、方位和方向显示
  • 叠加在变形或未变形的几何上
  • 可选择标号显示
  • 可用色图或单色图显示张量
  • 可加一比例因子
  • 可在总体坐标、单元坐标、外部单元文件和其它坐标系里显示
  沿梁单元的结果分布可用x-y曲线方式显示:
  • 可同时显示多达三个结果曲线
  • 测量计算导出结果(剪力、力矩)时第一个单元和最后一个单元的距离
  • 结果可在梁单元的任何一点导出和显示
  • 曲线可以是由一个结果对另一个结果、对总体变量或沿任一路径产生
  图象功能帮助结果图绘制:
  • 任意选取的节点或单元结果显示
  • 标出最小和/或最大值
  • 显示所有结果
  • 切面显示
  • 不同色谱显示
  • 任意多个视窗显示
  • 强大的标号显示控制
  对所有显示内容生成硬拷贝图象
  X-Y 曲线
  多种输入方法:
  • 键盘
  • 外部文件
  X-Y数据对输入格式灵活:
  • X-Y 数据成对输入
  • 仅输入Y数据而X数据按给定的增量自动增加
  同时可有多个曲线窗:
  • 曲线窗可相互覆盖
  • 曲线窗大小可调
  每个曲线窗可有无数条曲线:
  • 数据可按分散点、折线、小方块 或样条线的形式显示
  • 曲线的颜色、风格(实线、点线或虚线)、及宽度可调
  • 15种曲线标识符号
  曲线坐标轴的定义:
  • 颜色、风格(实线或虚线)、宽度和长度可调
  图注:
  • 颜色、尺寸、边线、背景色、及显示内容的多少可任选
  标题:
  • 整个屏幕、每个曲线窗、每个坐标轴、每条曲线及每个图注均可给定标题
  • 标题字体和颜色可调
  X 和Y轴比例可调:
  • 线性或对数坐标
  • 可自动、手工或给定一个范围来产生
  PATRAN 命令语言
  PATRAN 命令语言 (PCL) 是 MSC/PATRAN的核心编程语言,是一个高级、模块化结构的编程语言,它提供许多与传统编程语言类似的功能。PCL可用于编写应用程序、用户特殊的命令和菜单,进行变量化建模,更完全的集成商用软件或用户自己的分析软件。
  PCL 功能列表
  命令行表达式输入
  可编译的命令库函数
  丰富的表格及菜单库供开发用户图形界面
  递归的子程序和函数调用
  同类函数归于一个类
  条件分枝语句
  • IF, THEN, ELSE
  • SWITCH, CASE, DEFAULT
  • BREAK, CONTINUE
  条件循环语句
  • REPEAT, UNTIL
  • WHILE, END WHILE
  • FOR, TO, BY, END FOR
  • LIST, END LIST
  用户可定义的表格生成功能使用户的PCL函数可通过菜单选项来执行
  数据库的访问存取工具
  整型、实型、逻辑型、字符串变量及常数
  局部、全局、静态变量及类变量
  任意变量类型的数组
  虚拟内存数组及数组内存管理功能
  跟踪调试工具
  数组排序和搜索
  字符串函数包括大小写转换和缩写检查
  二进制及文本文件读写功能
  多种数学函数程序
  丰富的图形函数:
  • 绘点、线、虚圆或实圆、虚方块或实方块、虚多边形或实多边形
  • 在任意位置显示文本
  • 改变图形寄存器
  模型管理程序:
  • 比例缩放
  • 转动
  • 旋转
  • 平移
  系统实用工具
  

编辑本段配置要求

  MSC/PATRAN目前支持绝大多数计算机平台、操作系统和图形显示卡。运行MSC/PATRAN 具体所需的系统资源与许多因素有关,包括整个模型的大小及复杂程度。目前支持的平台及操作系统包括:
  • Digital AXP Digital UNIX 4.0B-D
  • HP9000 HP-UX 10.2
  • IBM RS/6000 AIX 4.1.5, 4.2.1, 4.3.1
  • Silicon Graphics IRIX6.2-6.4
  • Sun SPARC Solaris 2.5.1, 2.6
  • Intel Windows NT 4.0
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最近更新:2008/12/7 17:02:52
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