Mechatronics 版 (精华区)

发信人: hzy (puma), 信区: Mechatronics
标  题: 结构计算、辅助设计类软件简介（II） 
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年05月25日14:46:57 星期六), 站内信件

5、MSC.PATRAN简介
-- 集成的并行框架式有限元前后处理及分析仿真系统
MSC.PATRAN最早由美国宇航局(NASA)倡导开发的, 是工业领域最著名的并行框架式有限
元前后处理及分析系统， 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、用户化身和交互图形界面集于一身，构成一个完整CAE集成环境。
集成化的工程分析系统
MSC.PATRAN可以帮助产品开发商实现从设计到制造全过程的产品性能仿真, 主要特点包
括:
实用性
MSC.PATRAN的用户界面既容易使用又方便记忆。 这就意味着当有经验的使用者正专著于
他们的问题而不是如何使用软件时, 那些新用户也可以很快成为熟练的使用者。
CAD模型的直接访问和几何建模
众多的公司为了节约宝贵的时间,减少重复建模,消除由此带来的不必要的错误, 而大量
采用直接几何访问技术(DGA)直接从一些世界先导的CAD/CAM系统中抓取几何模型,甚至参
数和特征。 此外, MSC.PATRAN还提供了完善的独立几何建模和编辑工具, 以使用户更灵
活的完成模型准备。
★ 智能化模型处理
MSC.PATRAN允许用户直接在几何模型上设定载荷、边界条件、材料和单元特性, 并将这
些信息自动地转换成相关的有限元信息, 以最大限度地减少设计过程的时间消耗。 所有
的分析结果均可以可视化。
★ 自动有限元建模
MSC.PATRAN的新产品中不断增加了很多更灵活更方便的智能化工具, 同时提供了自动网
格及工业界最先进的映射网格划分功能, 使用户快速完成他们想做的工作。
★ 完全的分析集成
将世界先导的不同类型的分析软件和技术集成MSC.PATRAN一个公共的环境中共用一个模
型, 为用户提供了其他任何软件所无可比拟的灵活性, 使用户能够在最短的时间内根据
多种类型的仿真结果对产品的整体设计给出正确的判断, 提出相应的改进建议。
★ 高级文档帮助
MSC.PATRAN提供了交互式的全文本在线帮助系统, 可使用户随时得到相关的电子文档帮
助。另外相关命令过程的自动文件记录可方便地编辑修改并用于模型的参数化研究 ★ 
数据库不同平台相互兼容 MSC.PATRAN的一致数据库可使用户实现不同工作平台间的数据
相互传递和资源共享, 如MSC.PATRAN可在当前流行的各种工作站及PC机组成的任意网络
上浮动使用。
★ 用户化技术
用户可将MSC.PATRAN作为自己的前后处理器, 并利用其强大的PCL语言和编程函数库把自
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, 
或单独使用或与其它系统联合使用, 提高市场竞争能力。
★ 结果可视化处理
MSC.PATRAN丰富的结果后处理功能可使用户直观的显示所有的分析结果, 在产品投放市
场前对产品性能进行认定, 并可通过图表文件等方式进行文档整理。
★ *作运行性能优良
MSC.PATRAN在运行过程中，对用户的*作响应极快，尤其对大模型的网格剖分、图形优化
、数据库优化、内存管理及屏幕刷新等，都能快速给出*作结果，这样将大大加快分析速
度。
开放式几何访问及模型构造
图形用户界面
MSC.PATRAN采用符合Open Software Foundation (OSF) Motif 标准全新的图形用户界面
, 直观的鼠标驱动菜单和表格系统可用于输入命令。 友好的用户界面条理清晰, 最多不
超过三级的菜单按"事件"激发, 使用户可随意接通任何分析任务。 丰富的电子表格工具
,如弹出或下拉式菜单与表格、滑动条、图形图标、按钮。 "单击和拖动"和多功能屏幕
拾取选择等, 可用于输入和管理数据。各类表格均使用普通的工程术语, 而不是特定代
码命令语法和缩写,当需要时辅助表格或自动弹出或自动消失,整个界面系统始终给人一
种直观的感觉。
MSC.PATRAN 基于Motif的图形菜单和电子表格系统不但易学易用, 而且可通过随机的在
线帮助系统在工程师手边提供了整个MSC.PATRAN用户手册并允许快速定位所需信息
随着微机工作站性能的飞速提高，MSC公司在现有Windows NT平台的PATRAN基础上，于1
999年年底推出全新的专为Windows NT工作站平台*作系统开发的新版MSC.PATRAN。该版
本的用户界面完全采用典型的NT界面风格，并保留用户所熟悉的原有MSC。 PATRAN的特
点。
为便于工程师使用, MSC.PATRAN的整个用户手册系统全部处于"等待激活状态",并可在分
析任务需要帮助的任意时刻被激活提供读取信息。 具体帮助方法分为主题相关和内容相
关两种。
在主题帮助中, 用户可简单选取"Help", 并从"内容表"上选择期望的主题信息。一旦选
定内容, 文档中相应信息就会出现在屏幕上供用户读取。 内容相关帮助系统提供了与用
户感兴趣的主题相关的所有主题信息。
通过该方法用户可在MSC。PATRAN的任何菜单或表格中直接选择并获得帮助。 相应的用
户手册内容包含了特定表格及应用程序使用所需的必要信息。
CAD几何模型的直接访问
MSC.PATRAN自诞生之日起就作为世界一流的分析前后处理器, 至今已风靡了二十多年，
其本身不但可以作为一个完整的应用系统独立运行, 进行各种复杂模型的实体建模, 配
合满足不同需求的可选应用模块完成各种工程分析。
并行CAE工程的设计思想使MSC.PATRAN从另一个角度上打破了传统有限元分析的前后处理
模式, 其独有的几何模型直接访问技术(Direct Geometry Access, 简称DGA)为基础的C
AD/CAM软件系统间的几何模型沟通, 及各类分析模型无缝连接提供了完美的集成环境。
 使用DGA技术,应用工程师可直接在MSC.PATRAN框架内访问现有CAD/CAM系统数据库,读取
、转换、修改和*作正在设计的几何模型而无需复制。 MSC.PATRAN支持的不同的几何传
输标准, 包括: Parasolid, ACIS, STEP, IGES等格式。
有限元分析模型可从 CAD 几何模型上快速地直接生成, 用精确表现真实产品设计取代以
往的近似描述,进而省去了在分析软件系统中重新构造几何模型的传统过程, MSC.PATRA
N所生成的分析模型 (包含直接分配到CAD几何上的载荷、 边界条件、 材料和单元特性
)将驻留PATRAN的数据库中, 而CAD几模型将继续保存在原有的CAD/CAM系统中, 当相关的
设计模型存储在MSC.PATRAN中并生成有限元网格时, 原有的设计模型将被"标记"。 设计
与分析之间的相关性可使用户在MSC.PATRAN中迅速获知几何模型的任何改变, 并能重新
观察新的几何模型确保分析的精度。
MSC公司是通过在世界范围内与先导的CAD/CAM软件供应商建立紧密而重要的合作关系来
实现"并行工程"和DGA技术。保证用户在同步的工程环境下从一个或多个CAD系统中获取
CAD信息。这些先导的CAD/CAM软件包括：
CADDS
5 CoCreate
CATIA
AutoDesk MDT
EUCLID 3
Bravo
Pro/ENGINER
CADKEY
Unigraphics
IronCad
SolidWorks
MSC/ARIES
SolidEdge
TurboCAD
SolidDesigner
Vellu
对于任意其它CAD均可依据其所遵循的标准进行访问。以上读入的CAD信息包括: 几何点
、 曲线、 曲面和实体、 Unigraphics的特征。 其中, 对于Unigraphics的特征不但可
以读入PATRAN,而且可以在PATRAN中根据分析的要求进行更改, 随后特征仍可返回UG供C
AD设计修改使用。
MSC.PATRAN EXPRESS 中间文件可用于在不同平台之间传递几何模型, 读入MSC。ARIES的
几何模型。 IGES文件主要用于任意CAD的几何数据的输入和输出, 其中当然也包括有限
元和相关坐标系信息。
几何造型功能
MSC.PATRAN提供了一系列的几何造型和编辑功能。 不但可以编辑读入的CAD几何划分有
限元网格，而且可以独立创建各种复杂的几何模型。 统一的菜单形式提供了以下主要建
模功能：
支持多种几何要素包括:
点
曲线
曲面
实体
Trimmed
裁剪曲面
三参数实体
B-rep实体
多种生成选项包括:
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
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项
几何项序号的重新排序
此外还包含了曲线、曲面合并功能; 任意的局部坐标系设定选项（笛卡儿、圆柱和球坐
标）、 重心、形心、转动惯量等几何模型的质量和几何特性计算。
分析集成
作为世界一流的前后处理器, MSC.PATRAN已经风靡了二十多年, 按"事件分类"的分析解
算器选择功能, 使MSC.PATRAN的分析集成系统达到一崭新的水平。分析选择可根据不同
分析软件(包MSC.PATRAN提供的商品化应用分析模块) 设置不同的工作环境, 可满足用户
对使用效益和集成的需求。而无需再象以前那样当一个模型要进行不同的分析时必须针
对不同的分析软件的特点重复建模。
MSC.PATRAN界面内可直接选择的求解器包括：
MSC.NASTRAN MSC.SUPERFORGE MSC.FATIGUE
MSC.DYTRAN MSC.MVISION Star-CD
MSC.DROPTEST CFX Fluent
MSC.MARC ABAQUS ANSYS
MSC.Filghtloads and Dynamics LS-DYNA3D PamCRASH
SAMCEF SINDA
另外，MSC.PATRAN还可以选择自身的求解器和分析功能，包括:
通用结构分析PATRAN-FEA
非线性结构分析PATRAN-AFEA
专业热分析包PATRAN-THERMAL
专业疲劳分析包PATRAN-FATIGUE(详见MSC.FATIGUE)
高级分析管理器PATRAN-Analysis Manager
高级层板复合材料建模器PATRAN-LAMINATE MODELER
中性文件选择使MSC.PATRAN 方便地与任何第三方分析器可通过此格式与PATRAN集成在一
任意的分析求解器, 一方面用户可通过中性文件选择与其它第三方分析求解器进行连接
, 另一方面可通过MSC.PATRAN强大的PCL功能直接将用户自编的软件嵌入PATRAN的框架系
统。 一旦工程师在MSC.PATRAN中设定了分析选择, 其工作环境会自动地定义到与所选分
析软件相应匹配的状态, 提示工程师每一步分析所有必需的数据,如MSC.NASTRAN工程师
可不必离开MSC.PATRAN即可进行各种分析计算,此时MSC.PATRAN为使用MSC.NASTRAN提供
了大量特定的菜单和表格供输入数据输入使用,包括单元、材料类型和特性、 载荷、 边
界条件与求解类型及参数。 当用户拥有不同的分析软件时, 用户只需在MSC.PATRAN中建
立一个模型即可通过分析选择不同的分析软件进行计算校核, 而不必象以往那样针对不
同的分析软件构造不同的分析模型。如当工程师选用MSC.NASTRAN的分析模型进行结构分
析时,可切换分析选择器到MARC使用同一模型进行非线性热分析。制造商通常使用多种不
同的分析代码, MSC.PATRAN的"分析选择"提供了唯一、有效地同时使用这些软件的方法
。
有限元建模
MSC.PATRAN提供了功能全面, 方便灵活的可满足各种分析精度要求的复杂有限元的建模
能力。 其综合全面、先进的网格划分技术,为用户根据不同的几何模型提供了多种不同
的生成和定义有限元模型工具, 包括:多种网格划分器。 有限元模型的编辑处理、单元
设定、任意梁截面建模、边界和载荷定义、及交互式计算结果后处理。
多种网格生成器:
在一项工程分析中, 人们经常要花费很多时间划分有限元网格。 MSC.PATRAN提供了世界
领先的针对不同分析目的的多种网格处理器, 帮助设计人员快速生成分析用的有限元网
格。
快速曲面网格划分器：
任意2D曲面网格生成和缝合
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-单元的方法分析
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，包括曲率控制和基于邻近面的网格划分（Proximity-based 
Meshing）
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
四面体网格诊断信息详尽，能准确定位几何缺陷
可靠的映射网格划分器：
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、及基于曲率的网格划分） 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，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)
有限元模型的编辑处理
除优异的网格划分技术外, MSC.PATRAN还拥有一些独特的网格处理功能,将进一步大大方
便用户的使用, 如网格的优化处理、单元验证试验、节点和单元编辑等。 具体包括:
自动硬点生成
自动产生高阶单元的边中、面中、或中心节点
单元平移、转动、镜象和比例缩放以及复制和管理单元
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
节点号、单元号、及其偏置用户可完全控制
方便的选项可用来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包括：
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
有限单元检查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。 另外还可通过组的变换生成网格, 或利用别的单元的表
面或边生成新的单元。
节点可投影到平面、曲面、曲线或指定的空间位置; 单元网格可进行打开和闭合控制。

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。
任意梁截面定义
梁作为工程领域最为常用的一种结构形式, 在结构分析中也因此占据了十分重要的地位
。 如何高效地处理梁的或板梁实体组合的有限元模型是所有结构分析工具必须面临的问
题。 人们以往由于工具的限制都是将三维简化成一维来处理, 经常会造成空间梁的摆放
位置和方向错误, 使得计算失去意义。
在MSC.PATRAN中设计人员可十分方便的处理各种梁或梁的有限元组合模型。 对于通行的
标准梁截面如I型, L型等PATRAN内嵌的梁单元库中均以参数的方式提供给用户, 并通过
三维摆放保证分析模型的正确性。
更为重要的是除常规梁单元库外, MSC.PATRAN还特别提供了任意梁截面计算和模型处理
方法。使得设计工程师能够随心所欲地选择各种形状的梁截面设计出他们认为更合理的
结构产品, 而不是苦于如何简化梁模型。
分析条件定义
当网格划分完成之后,紧接着就需要在分析模型上定义相应的单元特性、 材料特性、载
荷及边界条件。MSC.PATRAN全面的分析模型定义功能可将各种分析信息(单元、材料、载
荷、边界条件等)直接加到有限元网格或任何CAD几何类型上。 如果分析信息定义到CAD
几何模型上, 单元和材料特性、载荷和边界条件将与几何保持相关性, 并且当网格改变
或修改时无需重新定义。
载荷边界条件
结构分析所施加的载荷和边界条件可直接作用于几何或有限元模型上, 具体包括：
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、面或体积热源
对流
热通量
此外,其它功能还包括: 多个点或单元与其它点或单元相联系的表格可由用户输入区域;
 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
完整的材料信息模型可方便地建立或定义,包括：
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
包括:
对称和反对称层状复合材料
Halpin-Tsai准则
短纤维复合材料
相关材料性质还包括应力、应变、应变率、温度、或频率相关; 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。
MSC公司独有的MSC.MVISION材料数据库信息系统可完全集成到MSC.PATRAN中, 并通过MS
C.PATRAN MATERIALS SELECTOR材料选择器将来自材料数据库的材料信息直接嵌入有限元
或 CAD几何模型, 如非金属材料、复合材料、塑料、陶瓷、各类金属及合金材料的性能
及制造特性信息等。目前MSC公开发售的MSC.MVISION材料数据库信息系统包括来自全球
各地各大材料制造商(公司)、材料研究机构、 国防及军事研制部门、 航空航天材料试
验中心等等数万种材料信息(含各类的材料性能数据、 试验环境数据、 表格、 成分、
 图象、 供应厂商、材料牌号等)。对于更为复杂的材料图形生成或定义诸如时间相关载
荷和温度相关材料特性还可通过 MSC.PATRAN的PCL宏命令语言完成, 既可直接显示在P3
/PATRAN模型上, 亦可用电子表格或坐标图表示。
结果交互式可视化后处理
MSC.PATRAN提供了多种计算分析结果可视化工具,帮助工程师灵活、快速地理解结构在载
荷作用下复杂的行为, 如结构受力、 变形、温度场、 疲劳寿命、 流体流动等。 分析
的结果同时可与其它有限元程序联合使用。 其主要功能包括:
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
输出的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
输出图形格式包括：
BMP
JPEG
MPEG 动画文件
PNG
TIFF
VRML
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或总体变量沿任一路径产生
图象功能帮助结果图绘制：
任意选取的节点或单元结果现示
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 曲线支持键盘和外部文件多种输入方法, 且输入格式十分灵活, 包括：
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
按压力容器ASME规范的数据后处理
为了适应压力容器行业对于规范设计的要求, MSC.PATRAN的后处理中专门提供了符合相
应规范要求(包括中国压力容器规范)的分析结果处理器。 可进行规范要求的应力线性化
分类及疲劳寿命计算等多种数据结果后处理, 大大简化了设计人员的工作量。
由于MSC公司的ASME规范是通过PCL作用在MSC.PATRAN框架系统的顶层, 因此可用于包括
MSC公司自身产品在内的PATRAN所支持的任何结构分析及用户自编工具。
高级用户化工具-- PATRAN-PCL命令语言
MSC.PATRAN 命令语言 (PCL) 是 MSC.PATRAN一个高级、模块化结构的编程语言和用户自
定义工具, 类似于C语言和FORTRAN语言,可用于生成应用程序或特定的用户界面。 显示
自定义图形、 读写PATRAN数据库、建立新的或增强功能, 同时通过PCL,其它商品化或自
编分析程序可被集成到MSC.PATRAN软件系统中。 几乎所有的分析仿真软件均利用被业界
公认为标准的PCL工具, 建立了与PATRAN的直接集成关系, 甚至通过OEM将PATRAN作为其
分析系统的前后处理器。
PCL 的主要功能列表包括:
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
系统配置要求
MSC.PATRAN目前支持绝大多数计算机平台、*作系统和图形显示卡, 可高效运行在主机,
 服务器, 工作站和PC- NT环境下或由相关机器所组成的网络上。 MSC.PATRAN 所需的系
统资源与许多因素有关如整个模型的大小及复杂程度等, 具体请与当地销售和支持机构
联系。 目前支持的平台及*作系统包括：
Compaq Tru64 UNIX 4.0E或以上
HP9000 HP-UX 10.2或以上
IBM RS/6000 AIX 4.3.2或以上
Silicon Graphics IRIX6.5或以上
Sun SPARC Solaris 2.7或以上
Intel PC Windows NT 4。0或以上
6、MSC.MARC简介
MSC.MARC是功能齐全的高级非线性有限元软件，具有极强的结构分析能力。可以处理各
种线性和非线性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱
分析、随机振动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分
析等。为满足工业界和学术界的各种需求，提供了层次丰富、适应性强、能够在多种硬
件平台上运行的系列产品。MSC.Marc包括如下模块：
MSC.Marc/MENTAT
MSC.Marc 是高级非线性有限元分析模块，MENTAT是MARC的前后处理图形对话界面。两者
严密整合的MSC.Marc/MENTAT成为解决复杂工程问题，完成学术研究的高级通用有限元软
件。
MENTAT 是新一代非线性有限元分析的前后处理图形交互界面，与MARC求解器无缝连接。
它具有以ACIS为内核的一流实体造型功能；全自动二维三角形和四边形、三维四面体和
六面体网格自动划分建模能力；直观灵活的多种材料模型定义和边界条件的定义功能；
分析过程控制定义和递交分析、自动检查分析模型完整性的功能；实时监控分析功能；
方便的可视化处理计算结果能力；先进的光照、渲染、动画和电影制作等图形功能。并
可直接访问常用的CAD/CAE系统，如：ACIS、AutoCAD、IGES、MSC.NASTRAN、MSC.PATRA
N、 Unigraphic、Catia、Solid work、Solid Edge、IDEAS、VDAFS、Pro/ENGTNEER、A
BAQUS、ANSYS、PSTEP等等。
MSC.Marc
MSC.Marc是功能齐全的高级非线性有限元软件的求解器，体现了30年来有限元分析的理
论方法和软件实践的完美结合。它具有极强的结构分析能力。可以处理各种线性和非线
性结构分析包括：线性/非线性静力分析、模态分析、简谐响应分析、频谱分析、随机振
动分析、动力响应分析、自动的静/动力接触、屈曲/失稳、失效和破坏分析等。它提供
了丰富的结构单元、连续单元和特殊单元的单元库，几乎每种单元都具有处理大变形几
何非线性,材料非线性和包括接触在内的边界条件非线性以及组合的高度非线性的超强能
力。MARC的结构分析材料库提供了模拟金属、非金属、聚合物、岩土、复合材料等多种
线性和非线复杂材料行为的材料模型。分析采用具有高数值稳定性、高精度和快速收敛
的高度非线性问题求解技术。为了进一步提高计算精度和分析效率，MARC软件提供了多
种功能强大的加载步长自适应控制技术，自动确定分析曲屈、蠕变、热弹塑性和动力响
应的加载步长。MARC卓越的网格自适应技术，以多种误差准则自动调节网格疏密，不仅
可提高大型线性结构分析精度，而且能对局部非线性应变集中、移动边界或接触分析提
供优化的网格密度，既保证计算精度，同时也使非线性分析的计算效率大大提高。此外
，MARC支持全自动二维网格和三维网格重划，用以纠正过渡变形后产生的网格畸变，确
保大变形分析的继续进行。
对非结构的场问题如包含对流、辐射、相变潜热等复杂边界条件的非线性传热问题的温
度场，以及流场、电场、磁场，也提供了相应的分析求解能力；并具有模拟流－热－固
、土壤渗流、声－结构、耦合电－磁、电－热、电－热－结构以及热－结构等多种耦合
场的分析能力。
为了满足高级用户的特殊需要和进行二次开发，MSC.Marc提供了方便的开放式用户环境
。这些用户子程序入口几乎覆盖了MARC有限元分析的所有环节，从几何建模、网格划分
、边界定义、材料选择到分析求解、结果输出、用户都能够访问并修改程序的缺省设置
。在MSC.Marc软件的原有功能的框架下，用户能够极大地扩展MARC有限元软件的分析能
力。
MSC.Marc Parallel
MSC.Marc/MENTAT除了支持单CPU分析外，还具有在NT或UNIX平台上的多CPU或多网络节点
环境下实现大规模并行处理的功能。MARC基于区域分解法的并行有限元算法，能够最大
限度实现有限元分析过程中的并行化，并行效率可达准线性甚至线性或超线性。MARC并
行处理的超强计算能力为虚拟产品运行过程和加工过程提供更快、更细、更准的仿真结
果。　
MSC.Marc/HEXMESH
MSC公司新近推出的六面体网格自动划分模块MSC.Marc/HEXMESH代表了网格划分技术的最
新突破。可将任意三维块状实体几何快速准确地自动划分出几何形态良好的六面体单元
。通过实施内部稀疏网格向表面密集网格的过渡，能够有效地减少单元总数，同时又保
证了表面可能的应力集中区域所需的网格密度。而疏密网格过渡的位移协调，则通过自
动施加多点约束实现。MSC.Marc/HEXMESH与MENTAT前后处理器完全集成，能够在MENTAT
环境下对由MENTAT生成的实体或通过CAD接口传入的由其它CAD造型的实体几何进行自动
的六面体网格划分，并定义和实施各种非线性有限元分析。MSC.Marc/HEXMESH的问世，
为快速有效地建立复杂实体的高质量有限元分析模型开辟了一条捷径。
MSC.Marc/AutoForge
MSC.Marc/AutoForge是采用90年代最先进有限元网格和求解技术，快速模拟各种冷热锻
造、挤压、轧制以及多步锻造等体成型过程的工艺制造专用软件。它综合了MSC.Marc/M
ENTAT通用分析软件求解器和前后处理器的精髓，以及全自动二维四边形网格和三维六面
体网格自适应和重划分技术，实现对具有高度组合的非线性体成型过程的全自动数值模
拟。其图形界面采用工艺工程师的常用术语，容易理解，便于运用。MSC.Marc/AutoFor
ge提供了大量实用材料数据以供选用，用户也能够自行创建材料数据库备用。MSC.Marc
/AutoForge除了可完成全2D或全3D的成型分析外，还可自动将2D分析与3D分析无缝连接
，大大提高对先2D后3D的多步加工过程的分析效率。利用MSC.Marc/AutoForge提供的结
构分析功能，可对加工后的包含残余应力的工件进行进一步的结构分析，模拟加工产品
在后续的运行过程中的性能，有助于改进产品加工工艺或其未来的运行环境。此外，作
为体成型分析的专用软件，MSC.Marc/AutoForge为满足特殊用户的二次开发需求，提供
了友好的用户开发环境。
MSC.Marc/Link
MSC.Marc/Link是MARC高级有限元分析软件与SDRC I－DEAS、Pro/ENGINEER、CATIA等一
系列著名CAD/CAE软件的集成界面。通过这种强强集成，使大量SDRC I－DEAS、Pro/ENG
INEER、CATIA软件的忠实用户，借助MARC软件支持的高级非线性分析功能，轻松跨越原
有CAE软件处理线性或简单非线性问题分析的局限，将分析延伸和扩展到各种组合的复杂
非线性问题。
MSC.Marc/Link－S　
MSC.Marc/Link－S 是一个交互式开放性客户/服务器结构，为SDRC 的I－DEAS Master 
Series软件提供了向MARC高级有限元分析扩展的功能。在I－DEAS用户环境下完全支持采
用MARC非线性有限元分析所需的各种高级建模选项、分析及结果后处理。
MSC.Marc/Link－SG
MSC.Marc/Link－SG是在MSC.Marc/Link－S基础上，进一步集成MENTAT后生成的MARC软件
与I－DEAS的高度集成界面，具备了MSC.Marc/Link-S和MENTAT的所有功能。能够自动实
现将I－DEAS的几何造型直接传入 MENTAT，借助于MENTAT可定义非常复杂的有限元分析
模型。对大规模非线性分析，可以激活MARC的并行分析选项完成。分析的结果可在I-DE
AS或MENTAT中进行处理。
MSC.Marc/Link-Pro
MSC.Marc/Link-Pro 是Pro/Engineer系统向MARC高级有限元分析系统的扩展界面。MSC.
Marc/Link-Pro能够在 Pro/Engineer集成环境下实现将Pro/Engineer用户环境下创建的
Parts 和 Assemblies几何传入MENTAT的数据库，起动MENTAT，定义各种高级分析模型。
MSC.Marc/Link-Pro提供的另一种数据传输方式，是在 MENTAT的环境下从 Pro/Enginee
r 的数据库中直接提取Part或Assembly数据。
MSC.Marc/Link-C
MSC.Marc/Link-C是CATIA系统向高级有限元分析系统的扩展。MSC.Marc/Link-C能够在 
CATIA集成环境下实现将CATIA用户环境下创建的Parts和 Assemblies几何传入MENTAT的
数据库，起动MENTAT，定义各种高级分析模型，分析结果可在CATIA的环境下后处理。

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※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: nc.hit.edu.cn]