MSC/PATRAN是工业领域最著名的有限元前、后处理器， 是一个开放式、多功能的三维MCAE软件包，具有集工程设计 、工程分析、和结果评估功能于一体的、交互图形界面的CAE集成环境。
主要特点
• 鼠标驱动的Motif标准图形用户界面
• 命令过程自动文件记录，记录文件可编辑修改并用于模型参数化研究
• 交互的超文本在线帮助系统
• 数据库不同平台相互兼容
• 强大的PATRAN命令语言(PCL)可使用户开发自己的分析模块和完全集成已有的分析程序
• CAD模型直接读入
• Unigraphics几何特征读写和编辑功能
• 独立的几何模型的创建和编辑工具
• 完全集成MSC的各种分析求解器及外部、第三方的分析求解器
• 丰富、高质量的1D, 2D 和 3D网格划分器
• 任意的梁截面库定义
• 载荷、边界条件、材料和单元特性可直接施加在几何模型上
• 可视化的与时间或温度相关的载荷和材料特性的定义及显示
• 丰富的结果后处理功能
• 丰富可调的色彩显示方案
• 直接访问材料管理系统MSC/MVISION中的各种材料数据
• 网络浮动LICENSE管理
• 通过2000年问题检验
图形用户界面
MSC/PATRAN图形用户界面是一个基于表格、鼠标驱动的菜单和图标系统，所有菜单风格一致、易学易用。其功能可概述为：
• OSF Motif 标准
• 全屏幕菜单系统
• 命令中断功能
• 用户输入可选择：鼠标、对话框、键盘
• 方框和多边形鼠标屏幕选取方式
• 命令UNDO功能
• 屏幕拾取或直接输入标号选择要素
• 要素标号重排功能
• 任何时刻可访问PATRAN的任意应用功能
• 用户定制的、图标式的“Quick Pick”工具菜单，使用户更容易访问常用的命令
• 用户可开发的开放界面
• 流行的Frame在线超文本联机帮助系统
CAD几何模型的直接读入
MSC/PATRAN 可以直接读取当前各主流CAD系统的几何造型用于生成有限元模型，读入的CAD模型保持其原有的格式而不作近似处理，生成的有限元单元、模型的载荷、边界条件和材料特性均和几何模型相关联。
目前支持的通用几何接口标准
• Parasolid
• ACIS
• STEP
• IGES
直接CAD零件或装配模型文件读入的接口
• CADDS 5
• CATIA
• EUCLID 3
• Pro/ENGINEER
• Unigraphics
• SolidWorks
• SolidEdge
• SolidDesigner
• CoCreate
• AutoCAD
• Bravo
• CADKEY
• IronCad
• MSC/ARIES
• TurboCAD
• Vellu
可读入的要素
• 几何点
• 曲线
• 曲面和实体
• Unigraphics的特征
其中，Unigraphics的特征不但可以读入Patran，而且在Patran中优化后仍可作为UG的特征返回UG，供CAD修改设计使用。
读入的CAD模型保持其原有的数学表达格式
MSC/PATRAN EXPRESS 中间文件
• 读入MSC/ARIES的几何模型
• 在不同平台之间传递几何模型
所有CAD软件的IGES文件读入
• 几何点、曲线、曲面
• 有限元节点和单元
IGES文件输出
• 几何点、曲线、曲面、实体
• 有限元节点、单元和相关的坐标系
几何造型功能
MSC/Patran包括一系列的几何造型和编辑功能，不但可以编辑读入的CAD造型以划分有限元网格，而且可以创建复杂的几何造型。其功能特点归纳为：
风格一致的菜单形式
多种几何要素
• 点
• 曲线
• 曲面
• 实体
• Trimmed 裁剪曲面
• 三参数实体
• B-rep实
多种生成选项
• 平移或拷贝、转动、比例缩放、镜象
• 滑动拉伸、法向拉伸
• 抽取点、线、面
• 导角
• 直接定义XYZ坐标生成
• 任意方向拉伸、旋转生成
• 复杂要素分解为简单要素
• 要素相交产生新的要素
• 重叠在指定的面上产生线、面
• 投影点、线、面
• 由有限元网格生成曲面
• 通过组的变换生成几何要
曲线、曲面合并功能
任意的局部坐标系：
笛卡儿、圆柱和球坐标选项 。
计算几何模型的质量和几何特性：
重心、形心、转动惯量等。
分析求解器的接口
在PATRAN界面内可直接选择的求解器包括：
• MSC/NASTRAN
• MSC/DYTRAN
• MSC/DROPTEST
• MSC/SUPERFORGE
• MSC/MVISION
• Star-CD
• CFX
• Fluent
• ABAQUS
• ANSYS
• LS-DYNA3D
• MARC
• PamCRASH
• SAMCEF
MSC/PATRAN 中间文件选择：
任何第三方分析器可通过此格式与PATRAN集成在一起 。
另外，MSC/PATRAN还可以选择自身的求解器和分析功能，包括：:
• 线性结构分析P/FEA
• 非线性结构分析P/AFEA
• 专业热分析包MSC/THERMAL
• 专业疲劳分析包MSC/FATIGUE
• 高级分析管理器P/Analysis Manager
• 高级层板复合材料建模器PATRAN/LAMINATE MODELER
有限元建摸
网格生成器
快速曲面网格划分器：
任意2D曲面网格生成
用户定义局部或全局单元尺寸
网格自动光顺以确保网格质量
网格密度控制包括曲率检查
无曲面的面网格
先进的算法保证在边界和特殊区域的网格形状最佳
p-单元算法产生较少的单元以用于p-单元方的法分析
自动实体单元网格划分器：
四面体网格
任意几何体3D网格划分
强大的网格密度控制功能，包括曲率控制
先进的算法保证在边界及重要区域网格有最佳形状
先进的算法保证在边界和特殊区域的网格形状最佳
映射网格划分器：
通用1D、2D、3D有限元网格划分
单一命令多种网格划分选项：
均匀、非均匀（包括单方向、双方向、及基于曲率的网格分）控制
网格过渡控制
网格种子控制
用户控制的网格光顺处理
两条线之间产生面单元
扫略网格生成器：
1D、2D和3D 单元可从低一阶次的单元扫略形成，扫略方法有很多种，包括：
• 圆弧方向
• 柱面径向
• 拉伸
• 球面径向
• 滑动
• 滑动-导轨
• 法向
• 球面周向矢量域(field)
在拓扑相近的四边形网格之间蒙出实体单元
网格划分主要功能
强大的单元库包括线性、二阶、及三阶单元：
单元形状 节点数
杆 2 3 4
三角形 3 4 6 7 9 13
四边形 l 4 5 8 9 12 16
四面体 4 5 10 11 14 15 16 40
楔形单元 6 7 15 16 20 21 24 52
六面体 8 9 20 21 26 27 32 64
特殊单元类型包括：
• 质量单元
• 弹簧元
• 阻尼单元
• 弹性支撑
• 自由度集
• 多点约束(MPC)
自动硬点
自动产生高阶单元的边中、面中、或中心节点
单元平移、转动、镜象和比例缩放以复制和管理单元
节点和单元的修改编辑
单元细化
一个几何体多种不同网格划分并存在于同一个数据库库
方便的选项以产生位置重合的节点用于生成零长度单元，如间隙单元和滑移线单元
重合节点自动消除功能选项：
• 根据拓扑或几何关系
• 用于检查重合的节点可根据组定义、个别选择或整个模型
• 检查单元不连续和特殊单元
• 预览将删除的重合节点
• 选择节点不进行重合检查
节点号、单元号、及其位置用户可完全控制
检查功能确保所有分析模型的完整性
• 壳单元的细长比、翘曲、扭曲、阶梯性及法向的一致性检查
• 高阶壳单元的法向和切向便置检查
• 实体单元的细长比、内角、扭曲、表面扭曲、表面阶梯性、表面翘曲、四面体间隙、单元连接、及重合检查
• 雅可比测试
• 单元特性、材料、及边界条件的图形显示
• 单元自由边和自由面的图形显示
对带宽和波前进行优化
• 压缩和/或重排节点和单元序号
• Cuthill-McKee和 Gibbs-Poole-Stockmeyer 优化算法
有限元网格可以随时与几何点、线、面或体相关联，这对生成网格时未做几何关联或网格从外部读入的情况非常有用
通过组的变换生成网格
利用别的单元的表面或边生成新的单元
节点投影到平面、曲面、曲线或指定的空间位置
单元网格打开和闭合
函数赋值
在 MSC/PATRAN中，函数赋值既可以用于施加载荷和边界条件，又可用于材料和单元特性的定义。
载荷和边界条件
可直接作用于几何或有限元，且有多种方法：
• 连续，集中于一点
• 沿一条边
• 在一个平面、柱面或球面内
• 通过一个曲面
• 通过一个实体
分析所要求的输入表格形式
丰富的载荷和约束选项，包括：
• 力和力矩
• 压力和面分布力
• 强迫位移或约束
• 温度
• 点或面或体积热源
• 对流
• 热通量
多个点或单元与其它点或单元相联系的表格输入区域
数学函数表达的域可用于施加变化载荷
不同的有限元网格之间计算结果插值，如：热-结构
多个载荷和边界条件作用时产生多工况
材料和单元特性
支持的材料模型
• 各向同性
• 正交异性
• 各向异性
• 复合材料
• 热各向同性
• 热正交异性和热各向异性
密度和材料主方向随空间位置变化
可直接加在几何或有限元模型上
合成复合材料特性
• 对称和反对称层状复合材料
• Halpin-Tsai准则
• 短纤维复合材料
应力、应变、应变率、温度、或频率相关
MSC/MVISION的材料信息可由材料库直接读入MSC/PATRAN
每个特性定义可有多达96个特性输入位置
所有数据均可用彩色图显示出来以检查
每个特性值均自动根据分析器被指定一个名字
结果评估
MSC/PATRAN可快速明了的显示结构、热、疲劳、流体、及电磁场分析的结果，并能和其它有限元程序关联，Patran的结果分别与其有限元网格和节点进行映射。
多种结果彩图显示类型：
• 等值图
• 彩色云图
• 连续色彩云带
• 混合云带
• 单元填充显示
• 矢量
• 张量显示
• 值显示
• 变形形状
• 等值面
• 流线
• 流面
• 记号显示
• x-y曲线
• 阀值
无限制的颜色谱值对照表
导出结果颜色范围可按以下方法定义：
• 半自动
• 手工
• 显示出最小、最大、或同时显示出最小和最大值
组合结果值选项包括：
• 在单元中心或节点显示
• 节点结果仅在可见的表面显示
• 仅显示用户选定的节点和单元的结果
屏幕显示的标题选项包括：
• 自动或手工屏幕定位
• 大小和颜色可调
• 显示开关
与硬件相关的实体消隐及连续云图瞬态动画
结果显示可以变形后的几何叠加在未变形的几何上同时显示出：
• 线框或隐藏线方式
• 变形动画
• 可调的显示放大因子
结果显示可按等值线或云图方式叠加在变形或未变形的消隐几何上
任何与时间或载荷步有关的结果都可以做线框、隐藏线和消隐实体方式的动画显示，包括：
• 模态
• 变形
• 等值线
• 云图
• 连续云图
• 单元填充结果动画
多种张量和矢量显示方式：
• 节点和/或单元结果的幅值、方位和方向显示
• 叠加在变形或未变形的几何上
• 可选择标号显示
• 可用色图或单色图显示张量
• 可加一比例因子
• 可在总体坐标、单元坐标、外部单元文件和其它坐标系里显示
沿梁单元的结果分布可用x-y曲线方式显示：
• 可同时显示多达三个结果曲线
• 测量计算导出结果（剪力、力矩）时第一个单元和最后一个单元的距离
• 结果可在梁单元的任何一点导出和显示
• 曲线可以是由一个结果对另一个结果、对总体变量或沿任一路径产生
图象功能帮助结果图绘制：
• 任意选取的节点或单元结果显示
• 标出最小和/或最大值
• 显示所有结果
• 切面显示
• 不同色谱显示
• 任意多个视窗显示
• 强大的标号显示控制
对所有显示内容生成硬拷贝图象
X-Y 曲线
多种输入方法：
• 键盘
• 外部文件
X-Y数据对输入格式灵活：
• X-Y 数据成对输入
• 仅输入Y数据而X数据按给定的增量自动增加
同时可有多个曲线窗：
• 曲线窗可相互覆盖
• 曲线窗大小可调
每个曲线窗可有无数条曲线：
• 数据可按分散点、折线、小方块 或样条线的形式显示
• 曲线的颜色、风格（实线、点线或虚线）、及宽度可调
• 15种曲线标识符号
曲线坐标轴的定义：
• 颜色、风格（实线或虚线）、宽度和长度可调
图注：
• 颜色、尺寸、边线、背景色、及显示内容的多少可任选
标题：
• 整个屏幕、每个曲线窗、每个坐标轴、每条曲线及每个图注均可给定标题
• 标题字体和颜色可调
X 和Y轴比例可调：
• 线性或对数坐标
• 可自动、手工或给定一个范围来产生
PATRAN 命令语言
PATRAN 命令语言 (PCL) 是 MSC/PATRAN的核心编程语言，是一个高级、模块化结构的编程语言，它提供许多与传统编程语言类似的功能。PCL可用于编写应用程序、用户特殊的命令和菜单，进行变量化建模，更完全的集成商用软件或用户自己的分析软件。
PCL 功能列表
命令行表达式输入
可编译的命令库函数
丰富的表格及菜单库供开发用户图形界面
递归的子程序和函数调用
同类函数归于一个类
条件分枝语句
• IF, THEN, ELSE
• SWITCH, CASE, DEFAULT
• BREAK, CONTINUE
条件循环语句
• REPEAT, UNTIL
• WHILE, END WHILE
• FOR, TO, BY, END FOR
• LIST, END LIST
用户可定义的表格生成功能使用户的PCL函数可通过菜单选项来执行
数据库的访问存取工具
整型、实型、逻辑型、字符串变量及常数
局部、全局、静态变量及类变量
任意变量类型的数组
虚拟内存数组及数组内存管理功能
跟踪调试工具
数组排序和搜索
字符串函数包括大小写转换和缩写检查
二进制及文本文件读写功能
多种数学函数程序
丰富的图形函数：
• 绘点、线、虚圆或实圆、虚方块或实方块、虚多边形或实多边形
• 在任意位置显示文本
• 改变图形寄存器
模型管理程序：
• 比例缩放
• 转动
• 旋转
• 平移
系统实用工具
配置要求
MSC/PATRAN目前支持绝大多数计算机平台、操作系统和图形显示卡。运行MSC/PATRAN 具体所需的系统资源与许多因素有关，包括整个模型的大小及复杂程度。目前支持的平台及操作系统包括：
• Digital AXP Digital UNIX 4.0B-D
• HP9000 HP-UX 10.2
• IBM RS/6000 AIX 4.1.5, 4.2.1, 4.3.1
• Silicon Graphics IRIX6.2-6.4
• Sun SPARC Solaris 2.5.1, 2.6
• Intel Windows NT 4.0