NASTRAN结果数据后处理程序研究

◆池福俭 白艳洁 王景博

（中航飞机股份有限公司 陕西 710089）

FORTRAN语言是世界上较早出现的高级语言之一，在科学计算、数值分析和工程设计等领域有着广泛的应用[1]。作者周涛等将FORTRAN与C语言混编用于土木工程计算[2]；作者张文璋等将FORTRAN与VC++混编用于斜井螺杆泵优化设计[3]；作者杨华保等将FORTRAN程序用于可视化管理设计[4]。本文利用FORTRAN语言实现了强度分析工作中NASTRAN结果数据文件的后处理，对于同一个有限元计算模型可以按不同的载荷情况分别进行计算后，把所有计算结果放在一起进行处理，处理内容主要包括节点位移、节点载荷、约束力、节点应力、单元内力、单元应力、单元应变及复合材料单元应力、应变等常用的30余类数据。处理的NASTRAN结果数据总量可以超过10GB，载荷情况在1000个以内，处理速度、容量以及处理内容均能够满足常规计算的需求。

1 数据读取

程序运行时需要把NASTRAN计算结果从F06文件中读取后再进行处理，F06文件中的数据全部为字符、数字混合形式，各类型单元结果的输出顺序也不是一个固定模式，输出格式也各不相同，无法按常规方式读取，所有数据全部按字符格式读取后再进行分类和处理，对分类后的数据按类型分别存放到各个对应的临时文件中，对需要的数据全部读取完后再根据输出要求进行选择处理后按不同的格式形成输出文件；对于NASTRAN的原始数据文件按字符格式读取后全部转化成“小域格式”方式按字符格式存放到56号文件中，每行分10个区域，每个区域的长度为16个字节，每行相当“小域格式”的一张卡片，每组卡片结束后，用一行以$开头的空白行来表示本组卡片结束。

2 数据处理

对于单工况的计算结果，根据用户输入的判别值及比较信息码与读取的数据比较，符合要求的数据选取后保存到相应的文件中。

对于含有多种工况的计算结果，当需要对某些单元或节点挑选出一种或多种严重载荷情况的计算结果时，用每一种载荷情况挑选出来的数据按处理类型及用户给定的处理方式选出比较用的数据项目，用该项目的数据比较后选出严重载荷情况的数据并经过整理后存放到相应的文件中。设S为判别值，Itype00为比较信息码，具体方式如下：

（1）节点位移

设T1、T2、T3为XYZ三个方向的节点位移：

a）按单向位移比较选择

比较条件：Itype00=1∨Itype00=2，

|T1|≥S∨|T2|≥S∨|T3|≥S时选取；

b）按合位移比较选择

T≥S时选取。

（2）力和力矩

设Px、Py、Pz为XYZ三个方向的力，Mx、My、Mz为XYZ三个方向的力矩：

a）按单向力比较选择

比较条件：Itype00=1，

b）按单向力矩比较选择

比较条件：Itype00=2，

|Mx|≥S∨|My|≥S∨|Mz|≥S时选取；

c）按合力比较选择

比较条件：Itype00=3，

P≥S时选取；

d）按合力矩比较选择

比较条件：Itype00=4，

M≥S时选取。

（3）应力和应变

对应力和应变数据在选择处理时，除复合材料迭层板单元的应力按强度系数η比较外，其余均按严重应力或应变与判别值比较，比较方式如下：

a）应力

复合材料迭层板单元：η＜S时选取；

其余单元：应力≥S时选取；

b）应变

应变≥S时选取。

3 语言实现

程序全部用FORTRAN语言编写，主要包括主程序、16个外部子程序、30余个内部子程序以及10个函数子程序，实现了NASTRAN结果数据文件中30余类数据的处理，共计代码7000余行，其主要控制代码如下：

4 实例验证

结构有限元计算采用NASTRAN软件，有限元网格数量约10万个，节点数量约6万个，计算载荷工况共184种，NASTRAN软件结果文件共两个，文件名分别为gj-yz-r1-dz.f06（1.1GB）和gj-yz-r1-jz.f06（1.6GB）。

现需筛选某零件中最大单元应变≥2300με、最大单元应力≥230MPa的单元及其所在的计算工况，编制控制文件如下：

83 84 注：1）字符，结果输出文件名（83号文件）；2）字符，载荷情况及计算信息输出文件名（84号文件）。

5 结束语

采用FORTRAN语言实现了NASTRAN计算结果文件中常用的30余种数据的处理，可以从数据量超过10GB、载荷工况1000个以内的结果文件中按工程师的实际需求筛选出需要的数据。经实例验证，是可行的，可以有效提高强度计算工作中数据处理的效率。目前，该程序还未图形化，为了使处理结果更形象，使结构强度分析更加方便，下一步将继续进行程序界面图形化研究。