2024年3月13日发(作者：)

大部分东西在nastran、patran的帮助中都有介绍。

一、总

1、 nastran会生成许多文件，如*.dball（包含数据库运行的永久性数据）/*.f04（包括数

据库文件信息和模块执行摘要）/*.f06（包含N的分析结果）/*.log（包含系统信

息和系统错误信息）/*.master（数据库运行总辞典）/*.op2（N分析结果，为二

进制文件）……。如果数据库操作是设计好的，则中*.dbal/*.master可在运行后手动清除，也可

通过附加执行语句SCR=YES来实现。

2、 Nastran的输入文件包括几个部分，按先后顺序依次是：nastran语句（可选的）、文

件管理段（可选的）、执行控制段（必须的，以限定符“CEND”结束）、情况控制段（必须的）、

模型数据段（必须的，以限定符“BEGINE BULK”开始，以限定符“ENDDATA”结束）。文件

中行首为“$”表示是解释语句。

3、 Nastran对物理单位无限制，只要求用户在建模时使用一致性单位制。

4、 Nastran输入数据的格式有三种，整数、实数和字符。整数不能包含小数点，实数必

须包含小数点，字符可为字母数字的，但是必须以字母符号开头，其长度最多为8个字符。

5、 Nastran有三种不同的输入数据格式：自由域格式（输入数据格式是用逗号分开的）、

小域格式（共十个字域，每个子域有八个字符）、大域格式（十个子域，每个子域包含16个字符）。

文件管理段、执行控制段以及情况控制段采用自由域格式。模型数据段允许任何一种。模型

数据段的每一个输入数据记录（卡）包含十个子域。第一个子域填入该卡的特征名（如GRID，

CBAR等等）。第二子域至第九子域包含该卡的数据输入信息。第十子域不填数据，为继续卡预备。

Free、small、large field format

6、 nastran的坐标系中，所有角度输入都是按度表示，但输出（如转动位移）都以弧度表

示。

7、 单元刚度矩阵的形成是与结点排序无关；

8、 每个单元都有自己的单元坐标系，是由连接次序或由其他单元数据定义的。单元的输

出量是以单元坐标系输出的。

9、 单元前的C表示“connection”，如CBAR、CQUAD4。

二、梁单元

1、 杆单元（ROD），它连接两个节点，只承受轴向力和绕轴向的扭转。Nastran有两种三

种ROD单元，CONROD、CROD、CTUBE，前两种单元性质一样，只是CROD具有自己的单

独的性质卡，当定义的多个杆单元具有同样性质时，使用CROD单元较方便。CTUBE是专用于

管性剖面的杆单元。

2、 梁单元包括直线常截面单元CBAR、变截面弯曲梁单元CBEAM、曲线梁单元CBEND。

3、 CBAR单元是一个常用的梁单元，可承受拉伸或压缩，在两个互相垂直平面内的剪切。

它连接两个具有6自由度的结点。它是按经典梁理论导出的；必须是直的，剖面性质不沿长度变

化；形心轴和剪切中心轴一致；忽略剖面翘曲面外的扭转刚度；惯性主轴和单元坐标轴（中性轴）

可不一致。 梁单元可以定义截面上四个应力输出点的位置（stress recovered point）、梁单

元上应力输出截面的位置（station distances），还可以定义铰链连接（pinned dof）用于释放

节点的自由度。在定义梁单元截面时要注意截面的两种取向，确定单元的x-y平面，patran单元

库中截面的形状，纵轴是y轴，横轴是z轴。

4、 CBEAM（tapered section/general cbeam）单元具有CBAR的单元的全部功能，还

有：剖面性质允许沿梁长变化；中性轴（即形心轴）、重心轴和剪心轴不要求重合；考虑了剖面

翘曲对扭转刚度的影响；考虑了锥度对横向剪切刚度的影响。多了翘曲自由度，即梁单位长度的

扭转角。

5、 什么是剪切中心轴？在CBEAM单元定义时，什么是翘曲系数和剪力释放系数？

6、 曲线梁单元（CBEND，curve general section beam/curve pipe section beam）是

连接两个节点的一段圆弧。具有特定：面积属性和曲率半径定常；单元坐标轴和主惯性轴重合；

具有两个主轴方向的弯曲及横向剪切，还存在拉伸和扭转；具有柔度和应力强化系数。

二、壳单元

1、 CSHEAR（剪力板单元）是具有四结点的四边形单元，可承受沿四边的剪力和相邻结

点间的拉力。它最重要的应用就是薄加筋（壳）的分析，如飞机薄蒙皮板，在这种应用中，加强

杆承受拉力，CSHEAR单元受面内剪力。如果保持矩形形状，其性能是很好的。

2、 壳单元（shell）也称二维单元，包括平的和曲的壳体单元，具有薄膜和弯曲特征。用

于表示厚度远小于其他尺寸的结构，其节点具有六个自由度中的5个，关于板法向的旋转自由度

是“不连接的”。

3、 CQUAD4单元的所有内角必须小于180

0

。

4、 力和力矩是在单元形心处定义的，而应力是在距参考面一定距离处计算的，在定义shell

单元时，Fiber dist.1/2是用于计算应力的纤维距离，缺省值为±T/2（T为厚度）。

5、 CTRIA3最常用于网格过渡和填充不规则边界，它可能存在过强的刚度，尤其是对于薄

膜应变。因此，根据建模实践，CTRIA3单元应尽可能地远离感兴趣的区域。其他方面，它和

CQUAD4是相同的。

6、 壳单元具有薄膜、弯曲、横向剪切以及弯曲和薄膜耦合性质。

7、 CQUAD4和CTRIA3这些平面壳单元也不要求4个节点位于同一平面，这种偏离称之

为翘曲度。

8、 CQUAD8和CTRIA6单元与CQUAD4和CTRIA3类同，只不过是曲壳单元，而后者

是平面壳单元。其不同在于：一是前者具有中节点，二是具有曲边，其单元采用更高阶的形函数。

正是由于此，直接采用CQUAD8划分网格时，会出现中间节点和角节点不在一根直线上，因此

对形状规则的几何体划分网格时，若需要高精度时，应先划分成4节点再生成8节点的。

9、 Bending Panel是定义抗弯的板单元。

10、 Membrane定义薄膜单元，承受拉压。These elements have in-plane tension,

compression, and shear stiffness. They neglect bending and transverse shear effects.

They may be oriented anywhere in space.

11、 2D solid定义平面应变单元，对于3D实体，当其应变只在与两个坐标有关。包括平

面应变单元和轴对称的平面应力单元。

二、体单元

1、 体单元是用于表示厚板和体的特性，拓扑形式有六面体单元（CHEXA）、五面体单元

（CPENTA）、四面体单元（CTETRA）以及轴对称体单元CTRIAX6，体单元包含平移自由度，不

具有转动自由度。

2、 体单元的应力是在单元中心计算的，也可以外推到角节点计算，应力输出按材料坐标

系输出。

3、 六面体单元是被推荐为常用单元。当单元是歪斜的和当以弯曲特性为主的情况下，

CHEXA单元的精度会降低。在大多数情况下，该单元比其他三维单元特性要好得多。其单元坐

标系在形心处，沿棱方向。

4、 CPENTA单元通常用于由体到板或壳的过渡单元。如果三角面不在壳的表面上，会导

致过强的刚度。其单元坐标系的原点位于连接G1和G4直线的中点，Z轴指向三角形G4G5G6。

5、 四面体单元CTETRA是一种线形应变体单元，通常用于填充不完全形状的孔，有时在

用CHEXA和CPENTA单元做模型时会出现这样的情况。不推荐使用CTETRA单元来做连续体的

大部分连续体模型。该单元的单元坐标系是由六条边的中点连接起来的。