Patran軟件介紹-MSCSoftwareCorporation

1、MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹產(chǎn) 品 介 紹Patran 軟件介紹集成的并行框架式有限元前后處理及分析仿真系統(tǒng)隨著世界市場競爭的日趨激烈, 制造廠商們越來越清楚的意識到 CAE 在其產(chǎn)品設計制造過程中的重要地位；由于產(chǎn)品性能仿真所涉及學科的多樣性和 CAD 系統(tǒng)間各具特色，迫切需要能夠?qū)⒍喾N CAE 仿真集成在一個易學易用、統(tǒng)一完整的平臺上。 Patran正是從這一角度出發(fā)開發(fā)的有限元框架式平臺，設計者可以方便地根據(jù)自己的需求進行多學科的工程分析和數(shù)據(jù)交換。因此，Patran被廣泛應用于航空、航天、汽車、船舶、鐵道、機械、制造業(yè)、電子、 建筑、 土木、 國防、生物力學、食品包裝、教

2、學研究等各個行業(yè)。一 . Patran 的主要特點 符合CAE流程的用戶界面 極好的兼容性、開放性 強大的客戶化定制功能（PCL語言） CAD 模型的直接訪問技術(shù)（DGA） 高級面網(wǎng)格剖分功能，可在復雜的帶有缺陷的曲面上快速生成高質(zhì)量的面網(wǎng)格，并提供方便的用戶可控性 支持多種CAE求解器 獨特的復合材料建模工具LAMINATE MODELER 支持疲勞分析建模 獨特的變量場技術(shù) 不同硬件平臺和操作系統(tǒng)下數(shù)據(jù)庫兼容 大模型快速圖形操作航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)分析模型汽車發(fā)動機部件模型曲軸模型二 Patran 的主要功能1用戶界面和軟件性能圖形用戶界面Patran友好的用戶界面條理清晰, 符合CAE操作流程

3、，最多不超過三級的菜單按"事件"激發(fā), 使用戶可隨意接通任何分析任務。 豐富的電子表格工具, 如彈出或下拉式菜單與表格、滑動條、圖形圖標、按鈕。 " 單擊和拖動"及多功能屏汽車分析模型幕拾取選擇等, 可用于輸入和管理數(shù)據(jù)。各類表格均使用普通的工程術(shù)語, 當需要時輔助表格或自動彈出或自動消失,整個界面直觀易懂。Patran對大模型的操作響應極快，包括網(wǎng)格剖分、圖形優(yōu)化、數(shù)據(jù)庫優(yōu)化、內(nèi)存管理及屏幕刷新等，都能快速給出操作結(jié)果，這樣將大大加快分析速度。通用性進一步改進 更快: 大模型的載荷，邊界條件的顯示速度高 更精確: MSC Nastran的雙精度支持延伸

4、到了分組中節(jié)點，坐標系和MPC的變換 更簡單: 域表格的格式重新設計后提高了它的可用性航天結(jié)構(gòu)分析模型19產(chǎn)品介紹 更靈活: 平動轉(zhuǎn)換菜單重新設計以后支持數(shù)值和方向分開操作 更容易: 在工具條上有視窗背景顏色黑白轉(zhuǎn)換的快捷圖標 更有組織性：Tools菜單自動識別不同的求解器，包括前處理，后處理，和預釋放功能，只有在當前求解器下用到的工具菜單才會顯示出來。方便的分組樹狀管理功能分級的分組樹狀結(jié)構(gòu)通常用于CAD和其它環(huán)境來簡化設計部件（包括零部件和裝配體）的操作。Patran支持group分級的樹狀結(jié)構(gòu)操作，這一功能大大簡化了模型中分組后處理的操作從而進一步簡化了模型的操作進程，縮短了計算結(jié)果處理

5、時間。機翼模型的分組樹狀管理鼠標快捷鍵動態(tài)控制模型可以用鼠標快捷鍵動態(tài)控制模型，用戶可以方便的模仿CAD環(huán) 境來訂制 Patran的 鼠標快捷動態(tài)控制鍵。鼠標右鍵的上下關聯(lián)菜單系統(tǒng)為用戶提供了鼠標右鍵的功能，在創(chuàng)建和操作模型的時候可以激活上下操作關聯(lián)菜單功能，如果是對打開的視窗進行操作的時候，上下關聯(lián)菜單可以方便的控制模型的顯示特性;如果是在選擇元素的時候，上下關聯(lián)菜單會顯示不同的元素特征;如果是在樹狀菜單中，上下關聯(lián)菜單會出現(xiàn)create, modify, 或是 delete 樹狀元素的選項。在新版本中鼠標右鍵的功能進一步提高，并且可以客戶MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹化鼠標右鍵

6、的功能。全新的用戶界面外殼Patran針對Windows平臺增加了新的圖形用戶界面，這個功能可以通過以下命令行實現(xiàn)%patran -skin <skin>可以使用的界面外殼包括：office2007 (default)xproyalexplunale5vistaxptunesPatran提 供了交互式的全文在線幫助系統(tǒng), 可使用戶隨時得到相關的電子文檔幫助。另外相關命令過程的自動文件記錄可方便地編輯修改并用于模型的參數(shù)化研究。2開放式幾何訪問及模型構(gòu)造CAD幾何模型的直接訪問Catia模型的讀入Patran打破了傳統(tǒng)有限元分析的前后處理模式, 其獨有的幾何模型直接訪問技術(shù)(Dire

7、ct Geometry Access, 簡稱DGA)為所有的CAD軟件系統(tǒng)間的幾何模型溝通及各類分析模型無縫連接提供了完美的集成環(huán)境。使用DGA技術(shù)，應用工程師可直接在Patran框架內(nèi)訪問現(xiàn)有CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，讀取、轉(zhuǎn)換、修改和操作正在設計的幾何模型而無需復制，支持的CAD軟件包括：CATIA、UG、Pro/E、Solidworks、SolidEdge等。Patran同時還支持各種幾何標準格式的文件，包括Parasolid 、ACIS、STEP、IGES等格式。部件幾何模型的讀入Patran讀入的CAD信息包括: 幾何點、 曲線、 曲面和實 體 。 對于 Unigraphics， 不 但可讀

8、 入特征，而且 可在PATRAN中根據(jù)分析要求對特征進行更改和編輯，隨后特征仍可返回UG供CAD設計修改使用。對于CATIAV5支持模型屬性的輸入，包括特征名稱、層信息、色彩和透明度等。20MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹產(chǎn) 品 介 紹STEP209格式還支持有限元信息的束條件給定后，分析人員可以方便的編輯P-shape的參數(shù)，輸 入 。最 新 的 Patran支持相關的網(wǎng)格和邊界條件會映射到新的幾何上。像開孔，裁剪Parasolid 幾何的自動特征識別，可邊界，轉(zhuǎn)換幾何，或者用標準的幾何編輯工具對幾何進行修以顯示，編輯和刪除這些特征。改必須要在網(wǎng)格和邊界條件生成之前。最新的Patr

9、an CAD接口不僅是企業(yè)標準的CAD系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，而且對接口的性能，速度和精確程預先定義的 參數(shù)化建模形狀度都有顯著的提高。這些改進使得Patran和CAD系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞智能化模型處理更好，集成更加完善。Patran允許用戶直接在幾何模型上設定載荷、邊界條Patran2012最新支持的CAD版件、材料和單元特性, 并將這些信息自動地轉(zhuǎn)換成相關的有本如下限元信息, 以最大限度地減少設計過程的時間消耗。3有限元建模Patran提供了功能全面 , 方便靈活的可滿足各種分析精度要求的復雜有限元的建模能力。幾何造型功能幾何建模Patran不僅具有基礎的幾何造型功能，同時還提供了一系列的基于Para

10、solid 的高級幾何造型和編輯功能，如布爾運算、倒角、印痕、抽殼、抽中面以及參數(shù)化建模等。引入新的參數(shù)化曲面創(chuàng)建功能Patran的幾何創(chuàng)建工具包包含了新的系列參數(shù)化曲面的創(chuàng)建，我們稱為”P-shapes”。這些以拓撲形式提供的曲面通常用于熱分析如Sinda和Patran Thermal。熱分析人員尤其在做設計研究的時候會需要這些形狀的幾何，每一種p-shape都可以使用通用的工程參數(shù)來定義如半徑，直徑，旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)角等等。而且，P-shape可以快速的用Patran的全套面網(wǎng)格劃分器進行網(wǎng)格劃分， 同時支持硬點， 硬線的功能，即使出現(xiàn)很小的網(wǎng)格控制。一旦網(wǎng)格和相關的邊界和約分網(wǎng)菜單多接觸體網(wǎng)

11、格完美的映射網(wǎng)格劃分Patran引導世界領先的映射網(wǎng)格劃分技術(shù)，可以高效地對具有參數(shù)化特性的各種幾何生成各種類型的單元。 Patran具有從低級單元映射生成高級單元的功能，同時還具備多種類似種子點、硬點、硬線等映射網(wǎng)格控制功能?？焖?、準確自動的網(wǎng)格劃分Patran對從 CAD 系統(tǒng)讀入的曲面和實體同樣具有自動網(wǎng)格劃分的功能，在自動劃分的過程中同樣可以使用種子點、硬點硬線等功能局部加密關心區(qū)域的網(wǎng)格。薄壁結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分21產(chǎn)品介紹全新的高級曲面網(wǎng)格劃分選項簡化了在復雜幾何上的單元創(chuàng)建有經(jīng)驗的分析人員都知道，輸入、修改和整理 CAD 的幾何信息使它適合網(wǎng)格劃分在整個虛擬產(chǎn)品仿真的過程中是一件相當艱苦

12、和耗時的工作。 Patran引入了 ASM II 的功能使得Patran仍然保持世界領先的 CAD 和VPD 集成環(huán)境。 ASM II 提供了快速將 CAD幾何轉(zhuǎn)換成適合網(wǎng)格劃分幾何的完整設置工具，以下列出的 ASM II 的新的工具條選項：創(chuàng)建曲面選項: 快速地創(chuàng)建初始網(wǎng)格 識別和縫合自由邊界 自動生成規(guī)則的曲面便捷地修補幾何： 自動在邊界之間選擇 gaps 自動縫合選擇的縫隙 匹配和收縮幾何角點從而協(xié)調(diào)幾何便捷地編輯幾何： 自動合并間隙 填充開孔和細長的縫隙 插入角點和刪除幾何點 刪除和割裂曲面 分解曲線 編輯 /合并曲面來合并表面廣義的網(wǎng)格處理功能： 網(wǎng)格重劃分可以方便地評估幾何編輯的影

13、響 保持協(xié)調(diào)的前提下對單個曲面重劃分網(wǎng)格 優(yōu)秀的網(wǎng)格特征控制：種子點加上硬幾何特征和FEM幾何點特征復雜曲面分網(wǎng)改進的Imprint 裝配體協(xié)調(diào)網(wǎng)格劃分功能 在透明的實體上顯示印痕的邊界 抑制部分不需要連接的裝配體網(wǎng)格劃分 自動追蹤網(wǎng)格自由邊界顯示印痕實例MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹 全面支持網(wǎng)格種子點，曲面網(wǎng)格控制，和硬幾何/FEM 點 在非匹配的面上生成協(xié)調(diào)網(wǎng)格全新的螺栓建模工具用于快速創(chuàng)建裝配模型 在 Patran中創(chuàng)建螺栓連接非常方便，在 Tools菜單下有創(chuàng)建螺栓預緊力和相關 MPC 的菜單 定義螺栓的 MPC可以通過以下三種方法創(chuàng)建：基于幾何，基于矢量，基于單元。全面

14、的網(wǎng)格評估和修正Patran提供了一整套可視化的單元質(zhì)量評估工具，幫助用戶在分析之前對諸如節(jié)點的重復性、 單元的協(xié)調(diào)性、 方向、翹曲度、邊長比、相關性等一些直接影響有限元計算的參數(shù)進行評估，同時還提供了功能強大的單元、節(jié)點修改以及同各種求解器相關的優(yōu)化工具。變量場為了能夠方便的定義有限元分析模型建立時所遇到的各種變化的物理量的定義， Patran提供了各種定義變量的方法，在Patran的界面中可以便捷地定義隨空間、時間、溫度等變化的材料特性、動力學特性等，以及總體到局部計算的數(shù)據(jù)條件交換和不同類型分析之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，同時也可以通過PCL語言的二次開發(fā)直接從外部的測試數(shù)據(jù)形成變化的物理場。材料庫

15、的集成和LAMINATE MODELERMSC 公司獨有的 MVISION 材料數(shù)據(jù)庫信息系統(tǒng)可完全集成到 Patran中, 并通過 Patran 材料選擇器將來自材料數(shù)據(jù)庫的22MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹材料信息直接嵌入有限元或 CAD 幾何模型 , 如非金屬材料、復合材料、塑料、陶瓷、各類金屬及合金材料等。LAMINATE MODELER是 Patran的一個模塊，用于輔助鋪層復合材料的設計、分析和制造，材料數(shù)據(jù)可輸出到任何Patran支持的求解器。LAMINATE MODELER支持板殼單元的復合材料定義功能 用 于 Marc、 Dytran 、 MSC Nastran、

16、 ABAQUS和Ansys 鋪層定義在殼單元上，可以將殼單元拉伸成體單元施加復合材料特性或用等效材料特性（ MAT9 ）加到各個“孤立”單元上 拉伸的方式可以是沿厚度一個單元、手工分成多個單元或每一薄層（ Ply）為一個單元 諸多用戶控制參數(shù)提供了微觀精確的復合材料模型 LAMINATE MODELER 功能在新版本中的以下方面顯著提高：Import Layup File ： 允許在沒有網(wǎng)格的時候輸入Layup文件Save As ： 保存 Layup 模型到指定Layup 文件中并更新當前文件名，這樣方便研究多種鋪層設計方案Create LM_Layup Add：用戶可以在第一個表格中直接設定

17、詳細選項，提高效率并促進最合適方向選項的使用Layup Definition Spreadsheet ：列表允許定義層分組和鋪層序列Create LM_Layup Laminate：在 Laminate Modeler中可以將鋪層按總體編號存儲Create Results Failure Calc： 創(chuàng)建失效結(jié)果計算表Show LM_Ply Graphics：可以使鋪層的模式可視化Delete LM_Layup Select：刪除當前 Layup文件中的一個LayupImport Plies File對于 Layup 文件和 FiberSIM 輸入的數(shù)據(jù)，和 Patran網(wǎng)格 mapping

18、的功能進一步提高Import Results ESAComp xml:將ESA的結(jié)果讀入到Patran中進行后處理。ESAComp是一個層合復合材料的分析工具，它可以產(chǎn)生失效準則并寫入到一個xml 文件中Verify Laminate：可讓用戶驗證產(chǎn)生的復合材料是否滿足能反映航空航天行業(yè)要求的通用規(guī)則，如對稱性、平衡產(chǎn)品介紹性、錐度比等標準的梁截面庫和任意梁截面的定義任意梁截面的定義Patran提供了 22種標準梁截面庫，用戶輸入截面特征尺寸程序自動計算出截面的幾何特征參數(shù)。對于復雜的任意形狀梁截面，提供用戶自定義功能，通過 Patran的幾何造型功能建立截面形狀，程序可以自動計算出截面參數(shù)，

19、并可將自定義的梁截面存入截面庫中。對于由 CAD 軟件中讀入的幾何模型，程序可通過幾何造型的功能截出截面形狀，并通過用戶自定義功能生成梁截面參數(shù)。Patran提供了方便的梁截面定向功能，通過梁截面的局部坐標，可方便地在總體坐標下定義梁的截面方向。梁單元的有限元模型和計算結(jié)果均可以3D顯示，大大方便了梁模型的檢查和計算結(jié)果的處理。4分析集成作為世界一流的前后處理器 , Patran的分析管理器給用戶提供了各種分析類型的統(tǒng)一集成控制平臺。分析者可根據(jù)不同的分析要求選擇分析軟件接口(包括 MSC 公司提供的有限元應用分析軟件和第三方的分析軟件 )，從而設置不同的分析環(huán)境。這樣工程分析人員就不需要掌握

20、不同的前后處理軟件，對于不同類型的分析也不需要重復建立模型。與多種分析軟件集成Patran和各種分析軟件都有完整的結(jié)合，支持各種不同軟件的單元庫的定義、材料本構(gòu)模式的輸入以及各種邊界條件的定義， Patran2012最新通過測試支持得分析軟件如下表所列：23產(chǎn)品介紹Ansys 的結(jié)果輸入凍結(jié)在 8.1版本5結(jié)果交互式可視化后處理后處理云圖顯示Patran提供了多種常規(guī)的計算分析結(jié)果可視化工具,如云紋圖、變形圖、曲線表格、動畫、矢量張量圖等，幫助工程師靈活、快速地了解結(jié)構(gòu)在載荷作用下復雜的行為 , 如結(jié)構(gòu)受力、 變形、溫度場、 疲勞壽命、 流體流動等。后處理等值線顯示Patran提供了對不同有限

21、元計算結(jié)果進行重新組合和顯示的技術(shù)，適合于同一種工況計算結(jié)果的組合，也適合于不同工況計算結(jié)果的組合。對于各種后處理顯示模式，為了便于調(diào)用， Patran還可以存成相應的模板。使用 Patran作后處理工具，無論是熱結(jié)構(gòu)分析中最大應力的顯示，還是非線形分析中變形的顯示，或是動力學分析中動態(tài)結(jié)果的動畫處理，都會變得極其方便。Patran同時還提供了特殊的工具進行內(nèi)部結(jié)果的后處理MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹顯示，如等值面、等值線、動態(tài)結(jié)果的切片顯示等，這些透視工具的選用可以實時地觀測到實體的內(nèi)部結(jié)果。后處理云圖及符號顯示后處理顯示支持 Isosurface的功能。主要支持 TET4單元

22、的后處理，最多可以作 5個等值面，可以在等值面上作 Fringe操作，可以顯示變形，也可以不顯示變形，能夠快速的創(chuàng)建模型內(nèi)部應力切片圖。6高級客戶化工具 PCL 語言客戶化工具的應用PCL 語言是 Patran 的客戶化工具，是高級模塊化結(jié)構(gòu)的編程語言。用戶可根據(jù)自己的需要用 PCL語言編寫特定的用戶界面、圖標等，尤其是創(chuàng)建專業(yè)分析所要求的流程和功能，如壓力容器行業(yè)要求的ASME應力線性化的處理；讀寫PATRAN 命令流，通過 PCL語言，其它商品化或自編分析程序可被集成到 Patran軟件系統(tǒng)中。 幾乎所有的分析仿真軟件均利用被業(yè)界公認為的 PCL工具 , 建立了與 PATRAN 的直接集成

23、關系, 甚至通過 OEM 將Patran作為其分析系統(tǒng)的前后處理器。24MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹產(chǎn) 品 介 紹三 Patran 新功能全面支持64位操作系統(tǒng)新版本的 Patran可以充分利用機器的全部性能，得到更好的效率、穩(wěn)定性、生產(chǎn)力和性能。64位系統(tǒng)相較于 32位系統(tǒng)提高了 15%的機器性能，測試模型大于50000000 節(jié)點。64位系統(tǒng)和 32位系統(tǒng)性能比較同時 64位系統(tǒng)使得 Patran可以更多的使用內(nèi)存，提高網(wǎng)格劃分的能力和速度。如下圖的測試案例， HEX8 單元網(wǎng)格，11000000單元用時 3分 16秒，使用了 16GB內(nèi)存。 23000000單元用時 30分

24、鐘左右，使用了更多內(nèi)存和虛擬硬盤內(nèi)存。64位系統(tǒng)網(wǎng)格劃分測試案例內(nèi)存使用設置環(huán)境變量可以通過環(huán)境變量 PDB_C_CACHE_SIZE ，定義 Patran開始堆棧時內(nèi)存使用的環(huán)境變量。該環(huán)境變量幫助解決大模型輸入時的內(nèi)存問題。 Patran以前的默認值是 784 MB ，可以接受的 32位模型大小的極限，相較于 64位性能來說非常的小。設置方法“ setenv PDB_C-CACHE_SIZE autoNN” 將使用NN%的存儲。 Patran 2010該值默認值為 auto75-因此使用機器物理內(nèi)存值的 75%。圖示設置為 90%。模型樹Patran2012增加了模型樹，可以在一個視圖中查

25、看整個數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，允許通過右鍵創(chuàng)建、刪除和修改模型屬性。目錄樹可以透明顯示于建模主窗口，也可以于屏幕左側(cè)單獨顯示。Patran2012模型樹更為便捷迅速的鏈接功能：Ribbon界面熟悉新的 ribbon 界面可以更易于訪問所有的任務功能，可以減少操作步數(shù)。例如：圖中原始界面需要3步的操作現(xiàn)在一步就可以實現(xiàn)，顯著減少鼠標操作和整個前后處理時間。擴充鼠標右鍵功能增強易用性點擊鼠標右鍵 (RMB) 快速鏈接常用指令，在操作執(zhí)行之前使用者在界面上選擇目標?？梢詼p少鼠標操作，快速鏈接到常用指令，減少遠離主圖形窗口的導航。快速鏈接條(QAB)標準 的工 具條已 經(jīng)被 容易 定義 的 Quick Acces

26、s Bar (QAB) 所替代，在任何圖標的位置單擊鼠標右鍵將可以看到將 該 操 作 加 入 到 Quick Access Bar中 的 選 項 ； 使 用p3toolbar.def菜單同樣可以將用戶自定義圖標加入到 QAB 。QAB 可以更迅速地鏈接到常使用的工具中，在Quick25產(chǎn)品介紹Access Bar中的任何操作將被保留到下一個 sessions中，允許用戶維護自定義界面。新的“一鍵式”圖標允許用戶：打開或關閉 MPC、0維單元和連接單元標記，選擇 ALL/FEM/ Geometry ，清除選擇菜單。復合材料模型除 殼 單 元 外 ， 支 持 Sol400的 3D體 單 元 ， 支 持PCOMP和PCOMPLS屬性定義。復合材料單元包括層合板和體 -殼單元。材料失效模型包括： MATF 和 Progressive Failure。MSC 軟件公司： Patran 產(chǎn)品介紹外部噪聲結(jié)果支持OP2文件外部噪聲結(jié)果可以通過OP2文