MSC Nastran（三）—— SOL 400预应力模态分析详解

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1. 文件头与求解序列

GEOMCHECK NONE
SOL 101
CEND
ECHO=NONE
AUTOSPC(NOPRINT)=YES

卡片	含义	说明
`GEOMCHECK NONE`	几何检查关闭	跳过单元雅可比/翘曲等几何质检，求解更快，但掩盖潜在网格问题（本模型为规则矩形网格，影响很小）。
`SOL 101`	求解序列	线性静力（Linear Static）。不是模态（SOL 103）或非线性（SOL 400）。
`CEND`	工况控制段开始	其下定义子工况与输出请求。
`ECHO=NONE`	不回显输入	不输出 .f06 中的输入回显，缩短输出。
`AUTOSPC(NOPRINT)=YES`	自动单点约束	对刚体模态/奇异自由度自动补约束（不打印），保证刚度矩阵可解。

2. 模型几何

一块位于 z=0 平面内的薄矩形板：长边沿 Y（30 mm），宽沿 X（10 mm），厚度 1 mm。网格为 6 列 × 16 行 的规则四边形网格，单元尺寸 2 mm × 2 mm。

3. 材料与属性（Bulk Data）

MAT1,2,200000.,,.3,7.85-9,,22.,,
PSHELL,1,2,1.,2,,2,,0.

MAT1,2 — 各向同性线弹性材料（钢）

字段	值	含义
MID	2	材料 ID
E	200000	弹性模量 200000 N/mm² = 200 GPa
G	空	由 E、ν 自动计算 = E/2(1+ν) ≈ 76923 N/mm²
NU	0.3	泊松比
RHO	7.85-9	密度 7.85e-9 吨/mm³ = 7850 kg/m³（钢）
A（α）	空	无热膨胀系数 → 无热应变
TREF	22	参考温度 22°C

PSHELL,1 — 壳单元属性

字段	值	含义
PID	1	属性 ID
MID1	2	膜/弯材料 = MAT1(2)
T	1.0	厚度 1 mm
MID2	2	弯曲材料
MID3	2	横向剪切材料
NSM	0	非结构质量 = 0

单位制（由密度与模量反推）：长度 mm、质量吨(tonne)、时间 s、力 N。1 N = 1 吨·mm/s²，与 RHO=7.85e-9 。

4. 边界条件（约束）

$CardName:固定约束-1
SPC1,1,123456,1,4,37,38,39,40,
SPCADD,4,1,,,,,,,

卡片	含义
`SPC1,1,123456,...`	集 1：对节点 1,4,37,38,39,40 约束全部 6 个自由度（123456 = Tx,Ty,Tz,Rx,Ry,Rz）。这些节点全部位于 y=0 底边（见几何图），即板底边固支（clamped cantilever root）。
`SPCADD,4,1`	集 4 = 集1 的并。工况中 `SPC=4` 引用的就是它。

5. 载荷（外载）

$CardName:力-1
FORCE,2,2,,16.6666666666667,0.,-1.,0.,
FORCE,2,3,,16.6666666666667,0.,-1.,0.,
FORCE,2,19,,16.6666666666667,0.,-1.,0.,
FORCE,2,20,,16.6666666666667,0.,-1.,0.,
FORCE,2,21,,16.6666666666667,0.,-1.,0.,
FORCE,2,22,,16.6666666666667,0.,-1.,0.,
LOAD,3,1.,1.,2,,,,,

卡片	含义
`FORCE,2,gid,...`	载荷 ID 2，作用于节点 gid（2,3,19,20,21,22 —— 即 y=30 顶边的 6 个节点），大小 16.6667 N，方向矢量 (0,−1,0) 即 −Y（向下）。
合计	6 × 16.6667 = 100 N 沿 −Y。作用在 10 mm 宽的顶边上 ⇒ 等效线载荷 q = 10 N/mm。
`LOAD,3,1.,1.,2`	载荷集 3：以比例 1.0 引用载荷 ID 2。工况中 `LOAD=3` 调用它。

物理意义：这是一块底部固支、顶端受均布下拉力的悬臂薄板（cantilever plate）。100 N 对一块 10×30×1 mm 的薄钢片而言属于大载荷——按小变形梁估算端部挠度约 60 mm（远超板长 30 mm），因此实际已进入大变形/几何非线性区间。这正是同目录 sol400.nas 改用 SOL 400 / NLSTATIC 的原因。本 SOL 101 仅给出小变形线性结果，挠度会明显偏大、仅作参考。

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内容简介：预应力模态分析

Nastran 复合材料通用材料钣金曲面

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首次发布时间：2026-09-21