MSC.Partran/Nastran微纳卫星结构有限元仿真分析(3)
有限元法是随着计算机应用而迅速发展起来的一种具有坚实理论基础和行之有效的数值分析工具。有限元法的基本概念可以从两个方面来说明。首先，将实际的结构离散为有限数目的互相连接的单元，这些单元组成了一个网格，网格的交点称为节点。当单元数目增多而网格划分的足够细时，可以把整个结构的力学性能参数由这些节点上的力学性能参数来表征，结构上的载荷和质量也可以集中到这些节点上来表示。因此，有限元法的实质就是将一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。其次，为了能够求解上述单元节点的力学性能需要依靠弹性力学中的三个基本关系式，即几何关系（应变与位移关系）、本构关系（应力与应变关系）和平衡关系（包括运动中的惯性力）[6]。但是，实际上由于求解偏微分方程组的困难和单元形状的复杂性，需要使用各种变分原理来替代上述一个或几个基本关系。目前应用较为广泛的是以节点位移作为未知量的最小势能原理（或虚位移原理），它在实质上是替代了弹性力学的平衡关系。得到整体结构的刚度矩阵和质量矩阵等，从而完整获得其在外力作用下的位移、应力、应变信息。
2 微纳卫星结构有限元分析
2.1前言
本课题使用的有限元分析软件为美国MSC公司的NASTRAN，PARTRAN为其前后处理程序，对微纳卫星NJUST-1进行静力分析、模态分析、频率响应分析随机响应分析。有限元软件使用包括以下步骤：
1. 前处理：输入描述几何、材料属性，载荷和边界条件的数据。提供相应的指导，如单元类型和单元疏密度，划分有限元网格。
2. 数值分析：软件自动生成描述单元性能的矩阵，并把这些矩阵组合成表示有限元结构的大型矩阵方程，然后求解，并得到每个节点上的场量值。
3. 后处理：有限元解和由它得到的数值被列出来或者用图显示出来。