MATLAB与Nastran：.bdf文件解析全攻略

emmmmm

在许许多多的情况下，前处理软件（没错就是patran ）并不能满足我的需求（批量计算、迭代计算等），因为大量的计算工作还会在matlab 中进行，所以需要建立这两个软件之间的沟通方式。

找了一圈，用matlab调用nastran 进行结构分析、振动分析的方法介绍几乎看不到，加上我的健忘属性，写个笔记下来还是非常有必要，各位观众们也看个乐呵，欢迎同道中人一起探讨各种工程中的振动问题的研究方法。然后我要开始了。

这一系列的文章会站在一个patran初学者的角度，分享我的（受苦）经验，如何用科学计算使用的非常多的matlab，把力学分析中用的很多的nastran，给整的明明白白。

虽然也不知道会写几篇。可能就摸了吧。

PART 1 KNOW YOUR ENEMY——.bdf文件

.bdf文件，是用来提交给nastran进行计算的文件。它包含了在前处理软件中生成的几何模型，材料参数，各种工况，场，约束，荷载，等等等等，巴拉巴拉巴拉巴拉。如果你使用Patran，Hypermesh 等前处理软件的话，在编辑过程中点击save就会得到相应的.bdf文件。然而，对于一些特定的需求，前处理软件并不能满足（或者是我没找到），例如建立包含某些特定点的set，或建立非函数表达式表达的场（除了手动导入csv）等等。但是如果把这个.bdf文件的内容读懂了，就可以绕过前处理软件，达到你想要的目的。

以下内容参考了MSC在油管上的bdf介绍视频的内容。

链接：https://www.youtube.com/watch?v=bqmwt8CJfxA

先放张链接视频里的截图

.bdf文件主要由三个部分组成：执行控制，工况控制，还有BULK DATA 。

第一部分executive control 从ID这个命令开始，最重要的是SOL 这一行，也就是求解器类型的选择（模态分析、静力分析、瞬态响应）。这个选项决定了你的问题会以什么方式被求解，我们知道静力响应、动力响应、模态分析完全是不同的算法，这个命令会告诉nastran你想要什么问题的结果。

第二部分是case control，工况控制段（好吧直译），定义这个解的TITLE，SUBTITLE，需要求解的工况，还有输出结果的方式，例如想输出模型哪部分的位移，节点力，应力，等等等等。

第三部分BULK DATA就是模型的内容了，由一句BEGIN BULK与第二部分分隔开。这部分包括了模型的几何特征，材料属性，单元类型，约束，荷载，场的定义（空间，时间，频率，等）等等等等。这部分往往也是我们最需要关注的部分，因为它直接与求解的模型挂钩。

从格式上说，bulk data部分一般分为10列，每列宽8字节，如上图comments start with a dollar sign那一行，有点类似excel的单元格。每个命令必须占用一行或以上，两个命令不可能合用一行。第一列基本上为命令，然后2-9列是数据。第十列一般留空。若一个命令需要的数据超过一行，则从下一行的第二列开始书写，第九列结束，以此类推。放一个图举个栗子：

CBAR是bdf里对简支梁单元的定义，EID指单元编号，PID指材料属性编号，GA、GB指的是grid point A、B也就是节点号，等等等等。更多内容详见MSC官网资料，

附上链接 https://simcompanion.mscsoftware.com/infocenter/index?page=content&id=DOC10004

上图是短格式，还有长格式，第一列以星号*开头，每行2到9列分成4格，每格两列，则能存储16个字节长度的数据，详见链接里的帮助文档。

这样的一个个命令就能构成整个模型的描述。将这样一个bdf文件提交给nastran计算，如果没有语法错误，运行成功的话，我们就会得到nastran的唯一指定（fnndp）结果文件，.f06文件 。

有观众现在开始会奇了怪了，这写了这一大堆，管matlab什么事？

BEHOLD，BDF文件是可以以文本文件的方式打开的

也就是说，掌握了文本文件读写的你，可以通过matlab轻松编辑bdf文件，只需修改一下后缀名，你也可以像我一样，爱上用matlab折腾bdf。

为什么上文提到nastran的唯一结果文件f06的时候有一句fnndp呢，

因为f06是“给人看的”结果文件。注释多，辅助阅读的语句多，如果要让matlab读f06，换句话说，就是“废话多”。在编辑bdf的时候，还有一个在patran里（我本人）找不到的神奇操作，举个栗子，在case control段里输入 DISPLACEMENT（PUNCH）=ALL，得到的就是另一个结果文件，.pch文件。

这个.pch文件同样包含了你想要的所有结果信息，可废话可就少多了，更适合计算机阅读，据说f06其实就是pch的翻译版，让一般的使用者更易阅读。

下一篇讲bdf提交计算之后的操作。

最后祝你，身体健康。

参考资料：

1. MSC Nastran 2012 Quick Reference Guide https://simcompanion.mscsoftware.com/infocenter/index?page=content&id=DOC10004
2. MD Nastran Input File Basics--youtube https://www.youtube.com/watch?v=bqmwt8CJfxA

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