行业背景

根据国家国防策略，即以防守为主导的策略下，如何安全的储藏和维护导弹的安全变成了最主要的工作。冷战时期，苏联和美国因军备竞赛的原因，进行了很多导弹发射试验，相应的也发生了很多导弹发射和维护事故。1984年5月13日 苏联库存导弹大爆炸，爆炸炸毁了苏联北方舰队存放在这里的大约2/3的舰对空和舰对舰导弹，致使北方舰队的战斗力遭到了一场空前严重的大破坏。这个导致美国和苏联在导弹事故原因分析和导弹储藏中储备了很多技术。我国随着经济发展，国防科技越来越受到重视，在导弹事故原因分析中投入了很多精力。

MSC. Dytran软件简介及应用

MSC. Dytran是MSC. Software公司的核心产品之一，适用于高速瞬态非线性动力问题和瞬态流固耦合问题的数值仿真。MSC.Dytran集MSC. Dyna和MSC. PICES 3D之大成，拉格朗日和欧拉算法优势互补，成为第一个能够模拟复杂流固耦合问题, 集高度非线性、流固耦合、瞬态动力响应仿真于一体的大型商用软件。在后续版本中在单元库、数据结构和前后处理等方面进一步升级，与MSC. Nastran 取得了全面一致，是MSC所倡导的 VPD (virtual product development) 整体环境中不可缺少的一部分。

 

MSC. Dytran采用显式积分法并能模拟各种材料及几何非线性和接触非线性问题，特别适合于分析包含大变形、高度非线性和复杂的动态边界条件的短暂的动力学过程。软件中同时提供拉格朗日求解器与欧拉求解器，因而既能模拟结构的变形又能模拟流体的流动。拉格朗日网格与欧拉网格之间可以进行耦合，从而可以分析流体与结构之间的相互作用，形成精确、独特的流固耦合技术。软件具有丰富的材料模型，能够模拟从金属、非金属（包括土壤、塑料、橡胶等）到复合材料，从线弹性、屈服、状态方程、破坏、剥离到爆炸、燃烧等各种行为模式。

目前MSC. Dytran典型的应用领域包括以下几方面：

• 爆炸与冲击，如水下爆炸、地下爆炸、容器中爆炸对结构的影响及破坏；
• 水下/空中弹体发射过程，机弹相容性，火炮制推器模拟动态仿真；
• 高速、超高速穿甲，如飞弹打击或穿透靶体（单个或复合靶体）及侵彻过程等；
• 结构的适撞性分析，如汽车、飞机、火车、轮船等运输工具的碰撞分析，船体搁浅、飞机着路、飞机水面迫降、鸟体撞击飞机结构、航空发动机包容性、汽车轮胎受 冲击、饮料瓶罐受载分析等；

• 金属弹、塑性大变形成型，如银金冲压成型、三维锻造成型等；
• 跌落试验；
• 流体动力分析，如储液容器晃动分析，液压缓冲器性能分析，油箱注油；

• 安全防护分析，如安全头盔设计，安全气囊膨胀分析以及汽车一气囊一人体三者结合在汽车碰撞过程中的响应，飞行器安全性分析（飞行器坠毁、气囊着陆等）；
• 轮胎在积水路面排水性和动平衡分析；
• 高速列车行驶的轮、轨动力学，高速列车穿隧道的冲击波响应，车辆过桥的动态响应；

MSC.Patran是集成的并行框架式有限元前后处理及分析仿真平台。设计者可以方便地根据自己的需求进行多学科的工程分析和数据交换。

 

MSC.Patran的主要特点如下：

• 符合CAE流程的用户界面；
• 极好的兼容性、开放性；
• 强大的客户化定制功能（PCL语言）；
• CAD模型的直接访问技术（DGA）；
• 高级面网格剖分功能，可在复杂的带有缺陷的曲面上快速生成高质量的面网格，并提供方便的用户可控性；
• 支持多个CAE求解器；
• 独特的复合材料建模工具LAMINATE MODELER；
• 独特的变量场技术；
• 不同硬件平台和操作系统下数据库兼容；
• 大模型快速图形操作 

课程内容

本课程主要围绕MSC.Software旗下的Patran和Dytran软件的前处理，求解和后处理进行。

1.     Dytran封闭容器爆炸案例简单讲解

2.     Patran前处理：

1)     几何和网格模型的导入

2)     材料和单元属性赋予

3)     载荷和约束设置

4)     流固耦合设置和输出参数设置等

3.     Dytran求解器：

1)     输入文件编辑和并行设置

4.     Patran和Dytran后处理：

1)     查看云图

2)     生成曲线

课程日期

2022年5月18日周三下午15点

主讲人介绍

佟工：海基科技CAE仿真工程师，德国留学机械工程专业硕士。主要从事CFD流体仿真，流固耦合分析和声学分析。负责MSC软件中，Apex前处理，Patran前后处理，Dytran流固耦合分析以及Actran声学分析等。参与和实施了多项流体仿真项目，两相流流固耦合分析项目，声学分析和降噪项目以及国防科技项目。

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