一、 SOL 400模块概况
  SOL 400模块是MSC Nastran最近10多年重点研发的求解序列，它的原有基础是 MSC Nastran SOL 106（非线性静力分析）、SOL 129（非线性瞬态响应分析）、SOL153（稳态热分析）和159（瞬态热分析）等模块。SOL400在原有MSC Nastran模块基础上，用DMAP语言将MSC公司高级非线性分析软件Marc先进的接触算法、材料模型、求解策略直接编入了MSC Nastran之中，另外还加了众多新的求解分析功能，使MSC Nastran的非线性分析功能得到了显著的增强。
二、SOL 400模块主要非线性分析功能
        SOL400的功能非线性分析功能众多，主要包括：
非线性接触分析
SOL 400模块采用了Marc先进的接触算法，包括点面接触和面段与面段的接触探测算法，接触体可以是刚体也可以是变形体，接触关系可以通过接触表或接触对参数来定义。另外还可以定义真实截面梁单元之间的接触和板壳单元结构的边边接触，可以定义传递力矩的粘接如体壳结构粘接、体梁结构粘接、壳梁结构粘接等，支持多种摩擦模型。                                                                              支持先进的材料模型定义
材料模型包括非线性垫片材料、记忆合金材料、复杂的弹塑性模型、粘弹性模型、超弹性模型、用于粘接区模拟的材料模型、材料失效模型等。
扩展单元功能
SOL 400中的高级单元采用了Marc的先进技术，可以用于大变形、大应变、材料非线性和接触分析。运动单元支持大变形、大转动分析。

非线性求解算法
支持弧长法和人工惯性阻尼的定义，增强了后屈曲分析功能，采用改进的非线性迭代求解算法和自适应时间步长方法，可进行多步、多工况求解。
可以实现链式分析
前一步分析结果是后一步分析的初始条件。可以应用于各种预载荷、预工况分析。可以链接的分析类型有：线性和非线性静力分析、模态分析、屈曲分析、频率响应分析、瞬态响应分析、直接法复特征值分析、模态法复特征值分析等。 集成和增强了稳态和瞬态热分析功能
辐射分析功能显著增强，可实现稳态－瞬态的链式分析、热－结构的链式分析和热机耦合分析。 用户子程序功能
可以定义用户自己的单元类型、材料模型和接触参数等。
非线性单元偏置
对梁、板单元的偏置，支持微分刚度，并且质量矩阵、载荷均可以考虑偏置的影响。
支持断裂力学分析
可计算裂纹尖端的能量释放率、模拟裂纹的扩展。
提供界面单元模拟裂纹扩展或复合材料分层过程

三、SOL 400非线性求解参数定义

       目前SOL 400的非线性分析的主要控制卡片是NLSTEP，包括了不同分析类型的步长控制、迭代算法等参数，由于功能很多，因此控制卡片包括的选项也很多，如下图所示：
对于MSC Nastran非线性分析的初级使用人员，上图所示的卡片参数好像一张拥有很多旋钮、转盘和开关的调音台，对于如何定义这些参数可能会觉得为难。能不能变成一个简单的旋钮，用户只要依据模型的不同情况调整一下旋钮的位置即可？



        为了方便用户使用， MSC公司根据数百个实际模型的测试，在近几年的版本中为用户提供了智能的默认设置功能，对大部分模型适用。用户只要依据模型非线性的程度定义一下增量步的类型和CTRLDEF参数，就不再需要定义步长控制、迭代参数了。CTRLDEF参数选项有：Default（Blank）、QLINEAR、MILDLY、SERVERLY。
QLINEAR适合没有大变形、材料非线性但有接触非线性的模型。选用该参数后，默认采用固定步长，程序自动设定NINC = 1 (固定步长)或 DTINITF = 1.0 (如选自适应步长) 即采用单个载荷增量步，CONV = PV, EPSP = 0.001 以及KMETHOD = PFNT。
MILDLY适合中等非线性问题，模型可以包括几何非线性、材料非线性和接触非线性。 选用该参数后，默认采用固定步长，程序自动设定NINC = 10 (固定步长)或 DTINITF = 0.1 (如选自适应步长)，CONV = PV, EPSP = 0.01 以及KMETHOD = PFNT。
SERVERLY适合高度非线性问题，可以包括几何高度非线性、大应变和存在很多接触对的问题。 选用该参数后，默认采用固定步长，程序自动设定NINC = 50 (固定步长)或 DTINITF = 0.01 (如选自适应步长)，CONV = PV，EPSP = 0.01 以及KMETHOD = PFNT。
如果没有选用以上三种参数而是采用Default（Blank），默认采用固定步长，程序自动设定NINC = 50 (固定步长)或 DTINITF = 0.01 (如选自适应步长)，CONV = PV，EPSP = 0.1 以及KMETHOD = PFNT。不推荐使用Default（Blank）
        前后处理器Patran相应的菜单如下图所示：



当然，上述智能选项不一定是最佳的设置，对于有经验的专家可以按照自己的经验来确定某个具体分析模型的加载、迭代参数。


      如果用户想了解更多的SOL 400的有关功能和参数设定，可以参考以下有关软件文档：
1）MSC Nastran 2018 SOL 400 Getting Started Guide
2）MSC Nastran 2018 Nonlinear (SOL 400) User’s Guide
3）MSC Nastran 2018 Implicit Nonlinear Demonstration
      Problems Manual
4）MSC Nastran 2018 Quick Reference Guide