



使用Dytran进行分析,需要先在Patran的用户界面中进行建模。Patran 的用户界面是基础,所以需要先学习Patran 2020 的用户界面。
Patran 2020具有良好的用户界面,该界面清晰、简单、易于使用且方便记忆。
按照各部分的功能,可将Patran 2020的用户界面划分为5个区域,即菜单栏、工具栏及快捷应用工具按钮、操作面板区、图形编辑区、信息显示栏和命令行输入区,如图2-1所示。
图2-1 Patran 2020的用户界面
在图2-2所示的菜单栏中,Patran图形编辑区上方的第一行是Patran的系统菜单,系统菜单的分类和作用简介如下。
(1)File(文件):文件的创建、打开、关闭、保存、另存;释放空间(Reclaim),通过备份文件恢复Patran的DB文件(Revert),通过Patran的日志文件恢复DB文件(Rebuild);几何模型的输入与输出;文件的回放和记录(Session)、打印输出、视窗图片的输出、生成报告;退出Patran。
(2)Group(组):组的创建、显示、修改;移动或复制到组、设置当前组、由已存在的组的实体生成新的实体、组分层、删除组。
(3)Viewport(视口):视图窗口的创建、显示、修改、删除,同时显示所有的视图。
(4)Viewing(视图):视图操作,即从不同角度和距离或者以不同方式观看模型,如平移、缩放、转动、切割等。
(5)Display(显示):图形显示的相关操作,即控制在视图窗口中显示哪些实体以及如何显示它们。
(6)Preferences(设置):环境设置,可对分析求解器、全局参数、显示、鼠标指针及其选择、报告格式、几何图形和有限元等进行设置。
(7)Tools(工具):工具选项,含列表、计算质量属性、梁截面定义、变量定义等多个模块。
(8)Help(帮助):提供在线帮助。
(9)Utilities(实用程序):工具集。
图2-2 菜单栏工具栏及快捷应用工具按钮
单击Patran用户界面中的选项卡即可找到Patran的快捷应用工具按钮,单击这些工具按钮可以快捷、方便地执行命令。其中,“Home”选项卡中的快捷应用工具按钮最为常用,各快捷应用工具按钮的形状、名称以及功能见附录。
工具按钮位于Patran安装目录的icons子目录下,其在Patran用户界面上的显示由文件p3toolbar.def来定义。用户可以修改该文件来设置自己的工具按钮图标。用户也可以通过修改p3midilog.pcl文件来创建新的图标。
由快捷应用工具按钮和菜单栏打开的各种面板都显示在Patran用户界面的右侧,这些面板被称为操作面板。图2-3所示为单击“Geometry”(几何)选项卡打开的创建曲面的面板。一般面板中包含3个选项,即Action(动作)、Object(对象)和Method/Type(方式/类型),分别对应3个下拉列表。Action 用于说明执行的动作,Object用于说明动作的对象,Method(或者Type)则用于说明动作执行所采用的方式,三者结合其他选项或者数据即可完成一个具体操作。在操作面板上有一个“Auto Execute”(自动执行)选项,前面有对钩,表示选中,这时用鼠标选择“Auto Execute”选项下面的数据框后,系统会自动完成操作。如果“Auto Execute”选项前方是空白方格则表示没选中,或者即使选中,但是数据框信息是从键盘输入,则最后要单击“Apply”按钮或者“OK”按钮表示确认。Preferences定义的求解器和分析类型不同,与Action、Object和Method(或者Type)对应的3个下拉列表中的内容和操作面板的设置也可能不同。Patran的系统会自动过滤掉与用户当前使用的求解器和分析类型无关的下拉列表。
图2-3 创建曲面的面板
Patran中创建Loads/BCs、Proper…、Load C…、Fields等信息时通常需要对对象进行命名操作,因此要随时准备在操作面板区中对某一个创建或定义的对象命名。Patran中对象的命名没有统一的标准,一般遵循如下规则。
①不接受中文名。
②不超过31个字符,空格算一个字符。
③一般采用大写英文字母A~Z、小写英文字母a~z、数字0~9,适当选用下画线。
④区分大小写,如Mater1和mater1是两个不同的名称。
图形编辑区如图2-4所示,所占的区域最大,主要用来显示有限元分析模型前后处理各阶段的图形,包括几何点、线、面、体及编号;单元节点、单元实体及编号;载荷与边界条件的标记和数值;后处理生成的数据和云图等。其视窗属性和显示属性可单击菜单栏中的Viewport、Viewing和Display命令,通过其操作面板来设置。
图2-4 图形编辑区
Patran中所有的操作行为都会显示在信息显示栏,用户可以直接在命令行输入区中输入PCL命令来完成各种操作,如图2-5所示。
图2-5 信息显示栏和命令行输入区
Patran建模和Dytran分析的一般流程如图2-6所示。
首先应该建立几何模型,或者从其他CAD软件中直接导入,再利用“Geometry”选项卡打开“Geometry”面板,用该面板中提供的功能对导入的模型进行编辑与修改。
图2-6 Patran建模和Dytran分析的一般流程
不同的分析程序在材料的本构关系、单元类型、分析过程等方面都有各自的特点。因此,在创建分析模型前,一定要选定所需的分析程序。单击“Preferences”选项卡中的“Analysis”按钮,打开“Analysis Preference”面板,从中选择适当的求解器。Patran 默认的求解器是Nastran,需要我们手动设为Dytran。
做完1、2步的工作,接下来就是在几何模型上建立有限元模型。建立有限元模型的过程包括划分有限元网格、施加约束及载荷边界条件、设置材料特性及单元特性等,常用的快捷应用工具按钮如图2-7所示。
图2-7 常用的快捷应用工具按钮
设置与计算相关的求解程序及参数,即可提交运算,该操作对应的工具是Analysis,运算完成后会产生相应的输出文件。
导入结果文件,通过后处理工具Result对分析结果进行后处理,计算结果可以以图形、动画、曲线等多种形式显示出来,也可以清楚地看到应力应变分布、变形情况、变形过程等。