nastran优化的例子1

### Nastran优化示例分析 #### 一、Nastran简介及优化功能概述 **MSC.Nastran**是一款通用的有限元程序，能够解决多种工程问题，由MSC.Software Corporation开发、销售和支持。该软件在工程设计领域具有重要的地位，尤其是在结构分析与优化方面。 **《MSC.Nastran 设计敏感度与优化用户指南》**详细介绍了如何使用MSC.Nastran预测结构模型变化对结构响应的影响（敏感度）以及如何调整结构以满足设计条件的同时将特定响应降至最小或升至最大值（优化）。此外，该指南还提供了输入准备和输出评估方面的指导，并通过多个实例来展示MSC.Nastran设计敏感度与优化功能的应用。 #### 二、三杆桁架模型的优化案例 ##### 2.1 模型描述 在本案例中，我们将探讨一个常见的设计优化任务——减小结构的质量，同时使其能够承受多个载荷条件。具体来说，我们考虑了一个三杆桁架模型，它需要承受两个不同的载荷条件，这使得两个外部桁架成员分别处于压缩和拉伸状态。由于载荷对称性，预期设计也将是对称的，这将通过使两个外部桁架成员引用相同的属性实体来实现。 - **结构配置**：三杆桁架模型位于xy平面上，其对y轴具有对称性；对于外部桁架成员，横截面积为1.0平方英寸；对于中心桁架成员，横截面积为2.0平方英寸。 - **载荷条件**：存在两种不同的20,000磅载荷条件。 - **材料**：使用材料库中的AISI 4340钢。 ##### 2.2 优化目标 优化的目标是找到一个最佳的三杆桁架设计，使得结构能够满足两个静态子情况下的载荷要求，同时尽可能减少整体质量。 #### 三、建模步骤详解 根据提供的部分内容，我们可以进一步详细说明构建该模型的具体步骤： 1. **启动MSC.Nastran for Windows 3.0.2**：双击MSC.Nastran for Windows图标启动软件，并选择新建模型选项。 2. **创建模型**：在模型创建过程中，首先需要定义模型的基本几何形状。根据提供的坐标，可以创建三个节点，并设置它们的位置。 3. **添加材料属性**：使用材料库来指定桁架成员的材料属性。例如，本例中使用的是AISI 4340钢。 4. **创建元素属性**：为三根桁架创建元素属性。特别地，为了保持对称性，外部两根桁架共享相同的属性实体。 5. **连接桁架元件**：确保每个桁架元件都正确指向相应的属性ID。 6. **应用约束**：接下来，需要为模型添加约束条件，以确保结构能够在规定的载荷条件下稳定。 #### 四、优化过程与结果分析 完成上述建模步骤后，可以进行优化计算。在Nastran中，优化过程通常包括以下几个步骤： - 定义优化目标（如最小化结构质量）； - 设置设计变量（如桁架成员的截面尺寸）； - 规定约束条件（如应力限制）； - 运行优化求解器并分析结果。 在本例中，通过同时考虑所有分析学科和子情况，最终获得的最优设计将是同时满足所有载荷条件下的结构响应最优化的结果。这意味着优化后的三杆桁架不仅能够承受两种不同的载荷条件，而且整体质量也被显著降低。 通过使用MSC.Nastran的设计敏感度与优化功能，工程师们能够高效地探索多种设计方案，并从中选出最优解。这对于提高工程设计效率、降低成本具有重要意义。