MSC Nastran具備靜力學、動力學、非線性、優(yōu)化、氣彈等功能全面的結構分析功能，在航空、汽車、船舶等各個行業(yè)均有廣泛的應用。MSC Nastran采用的數(shù)值計算方法是有限元理論，在中低頻段結構振動分析方面有多年的成功應用經(jīng)驗。但是有限元方法自身要求一個空間波長范圍內至少有六個到八個以上的單元，這也就導致了有限元方法在面對中高頻振動分析時，需要將結構網(wǎng)格尺寸設置的非常小才能滿足上述要求，從而使計算量大大增加，甚至難以完成計算。

針對這種中高頻的振動問題，則適合采用統(tǒng)計能量法進行仿真分析。Actran作為一款功能全面、方法先進的聲學分析軟件，具備聲學分析、聲振耦合分析、流動噪聲分析、以及統(tǒng)計能量分析等多種功能。

統(tǒng)計能量分析中所需的參數(shù)主要有兩種來源：基于理論或者基于試驗。而Actran的虛擬統(tǒng)計能量分析方法還可以直接通過中低頻有限元分析計算得到這些參數(shù)，并可以通過外插的方式將其向高頻段進行拓展。如下圖所示車門模型，計算到2kHz，需要采用8mm的網(wǎng)格，計算時間30min，而計算到8kHz，則需要4mm的網(wǎng)格，計算時間8h。

采用Actran的虛擬統(tǒng)計能量分析可以非常準確的將2kHz計算得到的參數(shù)拓展到8kHz范圍內，從而在幾乎不損失計算精度的前提下大大提高計算效率。因此Actran的虛擬統(tǒng)計能量法可以完美的解決上述中高頻振動分析問題。

但是，也有很多用戶對MSC Nastran非常熟悉而不具備Actran的使用經(jīng)驗；還有一些情況，用戶已經(jīng)具備了MSC Nastran的結構模型，重新在Actran創(chuàng)建一套統(tǒng)計能量分析模型則略顯繁瑣。因此針對上述情況，MSC Nastran 2022.4版本推出一項新功能，可以使不太熟悉Actran操作的用戶對MSC Nastran的結構模型稍加修改就可以直接提交Actran進行統(tǒng)計能量分析計算，而無需重新創(chuàng)建一套統(tǒng)計能量分析模型，從而大大降低了統(tǒng)計能量分析的使用門檻，提高分析效率。

下面通過一個簡單的模型來說明這一功能的操作步驟。

01

創(chuàng)建MSC Nastran SOL103模態(tài)分析文件

上圖為一個簡單的模型。圖中兩個平板，中間采用RBE2連接。首先針對這個模型創(chuàng)建模態(tài)分析SOL103的計算模型文件。

02

補充統(tǒng)計能量分析相關卡片

在SOL103模型文件基礎上，引入少量的卡片即可直接提交統(tǒng)計能量分析計算。

在常規(guī)SOL103模型卡片基礎上，所需的額外卡片詳細介紹如下：

??  定義子系統(tǒng)

上圖中第361行和362行，采用SET3卡片，將編號為1到64的單元定義為編號為100001的子系統(tǒng)，將編號為65到128的單元定義為編號為100002的子系統(tǒng)。

??  統(tǒng)計能量分析分隔卡片

上圖中第364行，為模型中統(tǒng)計能量分析的分隔卡片，代表在這個卡片以后的內容時關于統(tǒng)計能量分析的相關設置。

??  定義用于統(tǒng)計能量分析的子系統(tǒng)集合

上圖中第366行，為這個統(tǒng)計能量分析需要使用的子系統(tǒng)列表?？ㄆQ為SEAPART，其后面的編號時SET3所定義的子系統(tǒng)的編號。這里是100001和100002。

??  定義輸入功率

上圖中第367行，采用IJPOWER來定義輸入功率，其后續(xù)數(shù)值的含義分別是進行功率輸入的子系統(tǒng)的編號以及輸入功率的大小。

注意：上述卡片格式必須是自由域格式，暫不支持大域或小域格式。

03

提交計算

通過命令行可以直接提交計算。命令的格式為：

>> actran -u SE_SEA

--nastran_path=…

--version=…

--nastran_input=…

這條命令中所包含的各項主要參數(shù)的意義見下表。

此外還有若干個可使用的選項，這里不再贅述，詳細內容可以參考《MSC Nastran 2022.4 Release Guide》第4章。

在本例的提交命令截圖如下：

04

查看結果

采用上述命令提交計算完成后，當前工作目錄會出現(xiàn)四個文件夾。其中01文件夾是MSC Nastran根據(jù)SET3定義的子系統(tǒng)完成的超單元縮聚分析，02文件夾是超單元裝配計算結果，03文件夾是Actran執(zhí)行統(tǒng)計能量分析的結果以及Actran的命令文件，report文件中包含了Actran計算過程日程等內容。

用戶可以將03文件夾中的*.plt文件導入Actran的PLTViewer來繪制各個子系統(tǒng)的動能隨頻率的變化以及其它所需的數(shù)據(jù)曲線。

05

總結

采用MSC Nastran SOL103模型文件借助Actran進行統(tǒng)計能量分析可以：

?? 充分利用兩款軟件的優(yōu)勢，實現(xiàn)從低頻到中高頻的全頻段計算。

?? 降低操作難度，熟悉MSC Nastran的用戶可以直接上手使用，幾乎無需重新學習新的軟件。

?? 一套模態(tài)分析模型即可滿足要求，無需重復建模。

說明：

?? 目前此功能使用前需要開啟Windows系統(tǒng)的如下設置：控制面板----區(qū)域----管理----更改系統(tǒng)區(qū)域設置----勾選：Beta版本：使用Unicode UTF-8提供全球語言支持，然后重啟系統(tǒng)即可。

?? MSC Nastran 2023.4對此功能有了進一步的拓展和增強，支持聲振耦合分析，請關注后續(xù)文章。

?? 本例中使用的模型文件計算結果見鏈接或者微信掃描下方二維碼：https://pan.baidu.com/s/1xJ3KPqY1JZlETxh8GkzteQ?pwd=q37e   提取碼：q37e

如對上述功能使用有疑問或者希望更深入了解，請通過如下方式聯(lián)系我們:

Tel：010-82607000

Email：mscprc.support@mscsoftware.com