MSC Nastran用户子程序功能的使用方法

常用的用户子程序及分类

常用的用户子程序分为三类:单元、材料模型、接触,如表1所示。


   表1 常用用户子程序分类
 

表1所列用户子程序如何调用可以参考MSC Nastran用户定义的服务用户指南。

环境要求

如果要使用MSC Nastran的用户子程序功能,除了安装MSC Nastran软件外,还需要安装如下软件(括号内是近期测试时安装的版本):

  1. MSC Nastran SDK (2022.3),SDK中Tools文件夹路径需加入到环境变量PATH中。如 D:\MSC.Software\SDK\2022.3\Tools;
  2. Python 3.6或更高版本;
  3. Windows SDK (10.0.18362);
  4. VS (vs_community_2019.16.11.exe,选择C++桌面开发);
  5. 传统的Intel Fortran编译器(Intel MPI 2019 Update 4)或者Intel oneAPI 编译器。

注意:采用传统的Intel Fortran编译器需要有license(本机或从license服务器获取);而Intel oneAPI 编译器是免费的,但MSC Nastran2022.2及其后续版本才支持。

用户子程序应用与运行命令

MSC Nastran用户子程序功能的使用通常涉及以下方面:

•标识调用用户子程序的少量选项;

•用户子程序采用FORTRAN或C++语言编写;

•将用户子程序链接到MSC Nastran。

为了让用户掌握用户子程序的使用功能,在用MSC Nastran 的手册中有一些实际例子,比如在手册“Demonstration Problems Manual- Implicit Nonlinear”中就有两个详细的例子,分别是第43章的定义刚体运动的用户子程序和第44章的定义材料失效准则的用户子程序(具体章的编号不同版本有所不同,此处是2022.3版本的编号)。下面以第43章的例题为例介绍用户子程序的具体用法。

该例主要演示MSC Nastran热机械耦合分析以及用户子程序功能的使用,它模拟了考虑塑性功生热和摩擦生热效应的圆柱体镦粗过程,并将分析结果与实验结果进行比较。该例的MSC Nastran计算的输入文件:nug_73.dat和用户子程序为:nug_73.f。如果已经有了输入文件名和用户子程序名,就可以采用以下MSC Nastran计算命令运行(需要按软件安装的路径略作调整,也可在图形界面中提交计算):

D:\MSC.Software\MSC_Nastran\2022.3\bin\nastran.exe nug_73.dat uds=nug_73.f

说明:对于类似本例情形,MSC Nastran有两个命令行相关关键字uds和udssave。其中uds用于指定用户子程序文件;udssave用于指定用户服务生成位置,如不指定则在当前计算目录下。这些关键字的使用让MSC Nastran在运行作业时首先建立用户服务,然后在计算过程中调用用户子程序。用户只需要提供子程序源文件,并在计算文件中指定连接服务信息(如下图所示)即可。


执行上述MSC Nastran计算命令后,出现的信息截图如下:


如有多个计算模型要使用相同的用户子程序,则用户服务只需创建一次即可,其他的计算都调用这个服务。调用方法:设置3个环境变量指向服务存放路径。例如,假定服务存放路径如下:


计算结束后,即可采用Patran等软件进行计算结果的后处理显示,对于本例主要是显示压下结束时的变形、位移云图、温度云图,另外还将分析得到的一些节点的温度变化历程与实验结果进行比较。


   图:压下结束时的变形和轴向位移云图
 


   图:压下结束时的变形和温度云图
 


   图:不同位置点的温度变化历程与实测结果的比较

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