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Patran是MSC发布的最新广泛使用的有限元分析（FEA）软件。在实际应用中，该软件可以为用户提供业界更完整的有限元建模解决方案。在功能上，为用户提供实体建模、网格划分、分析设置和后处理。就应用范围而言，它广泛应用于MSC Nastran软件、mark、ABAQUS、LS-DYNA、ANSYS和PAM crash等解决方案建模。在此新版本中，该软件还优化和增强了现有功能，如增强的联系人模型检查功能和增强的镜像选项。此外，该软件还引入了新的碰撞报告系统，以帮助用户更好地排除故障。
patran功能介绍
1、直接存取CAD几何图形
patran允许从领先的CAD系统访问几何图形，用于创建有限元模型。还提供了对许多行业标准几何交换格式的支持。还有一个选项可用于直接从Parasolid格式导入和导出，该格式由多个CAD系统支持。所有有限元、载荷、边界条件和材料特性都可以与几何图形相关联。
2、高级几何创建、编辑和特征识别
patran除了用于生成有限元模型几何的直接CAD访问功能之外，还包含一组高级几何创建工具。，patran还具有复杂的特征识别功能，允许用户删除或编辑孔、圆角和倒角。对于3D实体几何图形，在对几何图形进行更改后，现有网格和载荷将自动重新应用于模型。
3、支持多个有限元分析求解器
patran专为支持MSC Nastran和MD Nastran而定制，以便能够使用通用有限元模型，并利用Nastran的设计优化和拓扑优化功能执行高级工程分析和增强设计。除了MSC Nastran之外，Patran还支持MSC开发的其他解算器( Marc、Dytran和MSC Sinda )，以及Abaqus、Ansys、LS – Dyna和Pamcrash等解算器，即使您必须使用多个解算器进行各种分析，也能保持在单一图形用户环境中。
4、便于成果评估的后处理和报告工具
patran显示结构、热、疲劳、流体、磁分析的结果，或者与结果值与它们各自的有限元或节点相关联的任何其他应用相关的结果。成像包括Patran产品中的完整图形功能，包括图形着色和分析前的视觉验证。成像具有许多利用专门硬件功能的选项，包括局部视图操作、局部阴影、多个光源和透明度。您还可以导出许多标准格式的图像和电影，以包含在文档和基于web的报告中。
5、帕特兰命令语言
Patran命令语言( PCL )是Patran的核心编程语言。PCL是一种高级的块结构语言，它提供了传统编程语言中的许多特性。它可以用于编写应用程序或特定于站点的命令和菜单，执行变型建模，以及更完全地与商业或内部软件程序集成。
patran软件特色
使用MSC。探索有许多优点，因为它
包含具有许多功能的单个程序，其中包含行业范围的方法和专业知识
使用一个工具处理静态，瞬态和频率响应分析，并提供更快，更可靠的关键设计信息
从大量负载情况中有效地处理MSC Nastran结果
大大减少了分析MSC Nastran结果所花费的时间
比任何其他商业预处理器或后处理器更好地管理大量数据，并促进大规模分析
MSC软件
通过在多个结果文件中合并大量结果数据来自动化结果合成
提供低成本，低维护的工具，避免高成本维护和内部代码开发
使用当前硬件资源分析更大的FEA模型结果
既不需要额外的翻译程序，也不需要额外的中间文件来节省磁盘空间
生成基于Web的HTML以及ASCII报告输出的输出
patran软件优势
描述：将新静态结果导出为现有静态结果的线性组合，并将这些新结果保存为新结果
结果DB。 然后可以在其他结果DB中使用新的结果DB
MSC.Explore调查功能，如最大/分钟，排名信封等。
目的：提供一种快速方法，从一组“单位”案例中为调查生成关键案例。
输入：任何一组结果数据库和一组组合数据; 来自“加载组合文件”或来自GUI中的交互式定义。
输出：生成新的结果数据库
描述：在所有加载条件，时间步长和频率下查找每个结果组件的最大和最小结果。 最大/最小值根据所选标准识别关键负载情况，并标识位置和元素ID并列出相应的其他结果组件.Max / Min显示相应的子例，结果数据库文件，时间和频率值
目的：使用户能够查看所有响应组件的所有负载情况下结构的总体响应。 这有助于识别所有负载条件下所有变量的最大/最小响应。 这是查看结构整体行为的快速方法
描述：在所有选定结果组件中查找顶部“n”元素和网格结果数量。 根据所选标准识别关键负载情况。 报告最大和最小顶部“n”结果。 列出与所选组件相对应的所有关联结果每个案例的结果数据库文件。
目的：最大/最小仅识别一个单一最大/最小响应，而排名提供所选组件的“n”最高/最低响应。 如果形状不良的元件或刚性元件的不当使用会导致高应力，则此选项可提供高达下一个“n”高应力元件的响应水平。 还有助于识别高应力集中区域。 输入：任何结果数据库集。
输出：生成HTML和ASCII报告文档
描述：在所有负载情况下查找每个元素和网格的关键结果。 允许用户从所有加载条件中查看“最坏情况”场景。 选择绝对最大值，代数最大值或代数最小值。显示器
MSC.Patran中的图形结果。 在得到的条纹图上应用“阈值”滤波器。 根据所选组件识别关键负载情况。
目的：提供所有或一组元素/网格的最大响应。 这有助于理解结构的最佳设计。 它还有助于研究相对保守/非保守
在所有负载条件下的设计区域。 它还有助于按组件选择暴击载荷。
输入：任何结果数据库集，绝对最大值，代数最大值或代数最小值的子节。
输出：在FE模型上生成HTML和ASCII文档以及条纹显示。
随着市场竞争的日趋激烈,设计者和制造厂商越来越清楚地意识到CAE在其产品设计制造过程中的重要地位,由于产品性能仿真所涉及学科的多样性和CAD系统间各俱特色,迫切需要能够将多种CAE仿真集成在一个易学易用、统一完整的平台上。MSC.Patran正是从这一角度出发开发的有限元框架式平台上,设计者可以方便地根据自己的需求进行多学科的工程分析和数据交换。因此, MSC.Patran被广泛应用于航空、航天、汽车船舶、机械、制造、电子、教学研究等各个行业。
1 MSC.Patran的主要特点
1)符合CAE流程的用户界面,如下图,按导航器上的步骤就能完成整个分析任务,不用在不同的菜单中寻找菜单按钮
2)很好的兼容性、开放性
3)较强的客户化定制功能(PCL语言)
4)CAD模型的直接访问技术(DGA)
5)面网格剖分功能,可在复杂的带有缺陷的曲面上快速生成高质量的面网格,并提供方便的用户可控性
6)支持多种CAE求解器,支持Nastran,Marc,Dytran,Sinda,Abaqus,Ansys
7)复合材料建模工具LAMINATE MODELER
8)变量场技术
9)不同硬件平台和操作系统下数据库兼容,windows,linux和unix系统都支持
10)大模型快速图形操作
2 MSC.Patran的主要功能
2.1 开放式的几何访问及模型构造
1)CAD几何模型的直接访问
MSC.Patran打破了传统有限元分析的前后处理模式,其几何模型直接访问技术(Direct Geometry Access,简称DGA)为所有的CAD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很好的集成环境。使用DGA技术,应用工程师可直接在MSC.Patran框架内访问现有CAD系统数据库,读取、转换、修改和操作正在设计的几何模型而无需复制,支持的CAD软件包括:CATIA、UG、Pro/E、Solidworks、SolidEdge等。MSC.Patran同时还支持各种几何标准格式的文件,包括Parasolid、ACIS、STEP、IGES等格式。
MSC.Patran读入的CAD信息包括:集合点、曲线、曲面和实体。对于UG,不但可读入特征,而且可在PATRAN中根据分析要求对特征进行更改和编辑,随后特征任可以返回UG共CAD设计修改使用。对于CATIA V5,支持属性的输入,包括特征名称、层信息、色彩和透明度等。STEP209格式还支持有限元信息的输入。全新的PATRAN支持Parasolid几何的自动特征识别,可以显示,编辑和删除这些特征。
全新的MSC.Patran的CAD接口不仅是企业标准的CAD系统数据接口,而且对接口的性能,速度和精确程度都有显著的提高。 改进使得MSC.Patran和CAD系统之间的数据传递更好,集成更加完善。
2)CAD几何造型功能
MSC.Patran不仅具有基础的几何造型功能,同时还提供了一系列的基于Parasolid的几何造型和编辑功能,如布尔运算、倒角、印痕、抽壳、抽中面以及参数化建模等。
引入新的参数化曲面创建功能
MSC.Patran的几何创建工具包得到进一步的扩展,包含了新的系列参数化曲面的创建,我们称为“P-shapes”。这些可以拓扑形式提供的曲面通常用于热分析如Sinda和MSC.Patran Thermal。热分析人员尤其在做设计研究的时候会需要这些形状的几何,每一种P-shapes都可以使用通用的工程参数来定义如半径,直径,旋转轴,旋转角等。而且,P-shapes可以快速地利用Patran的全套面网格划分器进行网格划分,同时支持硬点,硬线的功能,即使出现很小的网格控制。
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,以较大限度地减少设计过程的时间消耗。
2.2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。
较好的映射网格划分
MSC.Patran映射网格划分技术,可以高效地对具有参数化特性的各种几何生成各种类型的单元。MSC.Patran具有从低阶单元映射生成高阶单元的功能,同时还具备多种类似种子点、硬点、硬线等映射网格控制功能。
快速、准确自动的网格划分
MSC.Patran对从CAD系统读入的曲面和实体同样具有自动网格划分的功能,在自动划分的过程中同样可以使用种子点、硬点、硬线等功能,局部加密关心区域的网格。
全新的曲面网格划分选项简化了在复杂几何上的单元创建
有经验的分析人员都知道,输入、修改和整理CAD的几何信息使它适应网格划分在整个虚拟产品仿真的过程中是一件相当繁琐的工作。MSC.Patran引入了ASM II的功能。ASM II提供了快速将CAD几何转换成适合网格划分几何的完整设置工具,以下列出的ASM II的新的工具选项
创建曲面选项:
快速地创建初始网格
识别和缝合自由边界
自动生成规则的曲面
便捷地修补几何:
自动在边界之间选择gaps
自动缝合选择的缝隙
匹配和收缩几何角点从而协调几何
便捷地编辑几何:
自动合并间隙
填充开孔和细长的缝隙
插入角点和删除几何点
删除和割裂曲面
分解曲线
编辑/合并曲面来合并表面
全新的螺栓建模工具用于快速创建装配模型:
螺栓连接在实际的应用中十分广泛,在Patran中创建螺栓连接非常方便,在Tools菜单下有全新的创建螺栓预紧力和相关的MPC的菜单
定义螺栓的MPC可以通过以下三种方法创建:基于几何,基于矢量和基于单元。
变量场:
为了能够方便的定义有限元分析模型建立时所遇到的各种变化的物理量的定义,MSC.Patran提供了各种定义变量的方法,在MSC.Patran的界面中可以便捷地定义随空间、时间、温度等变化的材料特性、动力学特性等,以及总体到局部计算的数据条件交换和不同类型分析之间的数据转换,同时也可以通过PCL语言的二次开发直接从外部的测试数据形成变化的物理场。
2.3 分析集成
MSC.Patran的分析管理器给客户提供了各种分析类型的统一集成控制平台。分析者可根据不同的分析要求选择分析软件接口(包括MSC公司提供的有限元应用分析软件和第三方的分析软件),从而设置不同的分析环境。这样,工程分析人员就不需要掌握不同的前后处理软件,对于不同类型的分析也不需要重复建立模型。
MSC.Patran和各种分析软件都有完整的结合,支持各种不同软件的单元库的定义、材料本构模型的输入以及各种边界条件的定义。MSC.Patran通过测试支持的分析软件包括:MD Nastran,MSC Nastran,Marc,Dytran,Flightloads,Thermal,Fatigue,MSC Sinda,LS-DYNA3D,ABAQUS,ANSYS。
2.4 结果交互式可视化后处理
MSC.Patran提供了多种常规的计算分析结可视化工具,如云纹图、变形图、曲线表格、动画、矢量张量图等,帮组工程师灵活、快速地了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。
MSC.Patran提供了对不同有限元计算结果进行重新组合和显示的技术,适合于同一种工况计算结果的组合,也适合于不同工况计算结果的组合。对于各种后处理显示模式,为了便于调用,MSC.Patran还可以存成相应的模板。使用MSC.Patran作后处理工具,无论是热结构分析中的应力的显示,还是非线性分析中变形的显示,或是动力学分析中动态结果的动画处理,都会变得更加方便。
MSC.Patran同时还提供了特殊的工具进行内部结果的后处理显示,如等值面、等直线、动态结果的切片显示等,这些透视工具的选用可以实时地观测到实体的内部结果。
全新的结果色谱支持256色,结果后处理已经支持256色的彩色云纹图,这就便于得到更为精准的色彩梯度变化和满意的云纹后处理结果。
2.5 PCL语言二次开发
PCL语言是MSC.Patran的客户化工具,是模块化结构的编程语言。用户可根据自己的需要用PCL语言编写特定的用户界面、图标等,尤其是创建专业分析所要求的流程和功能。读写Patran命令流,通过PCL语言,其它商品化或自编分析程序可被集成到MSC.Patran软件系统中。大多数的分析仿真软件均利用PCL工具,建立了与Patran的直接集成关系。CCS中国船级社利用Patran的PCL语言开发了“海虹之彩”。
