MSC.Marc/Mentat 2003基礎與應用實例

所属分类:專用軟件  
出版时间:2004-1   出版时间:科學出版   作者:于軍泉,陳火紅,席源山   页数:529  

前言

  自從有限元方法誕生于20世紀中葉以來,隨著計算機技術和計算方法的發展,它已經成為計算力學和計算工程科學領域里最有效的計算方法。然而,對于工程技術人員而言,有限元計算仍然是一種不太容易掌握的計算方法,特別是涉及一些復雜和新型領域的應用。一方面,有限元理論知識難以掌握,比如從事材料非線性分析、幾何非線性和屈曲分析、接觸分析、動力學分析、斷裂力學分析、熱傳導和熱應力分析、壓電分析等方面的許多工程技術人員可能沒有或很少學習過有限元理論知識,但是他們又迫切需要掌握有限元分析軟件的使用方法來解決工程上的問題;另一方面,有限元軟件經過幾十年的發展已經發展成為功能強大、博大精深的軟件系統。一個軟件可以解決各類結構的靜力和動力中的線性、高度非線性問題,穩態和瞬態熱分析及熱一結構耦合問題,電磁場問題,流體力學問題,滑動軸承問題,以及多場耦合問題。即使軟件的用戶界面非常友好,一個用戶面對數以百計的菜單、按鈕和選項也會無所適從。對于一個經常從事有限元分析的技術人員而言,也需要一些工具書可以經常查閱,如同翻譯、編輯需要詞典一樣。  MSC.Marc軟件在我國的航空航天、核工業、鐵路運輸業、石油化工、機械制造、能源、汽車、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利等領域得到廣泛的應用,為各領域中產品設計、科學研究做出了很大貢獻。該軟件的功能在不斷地改進,應用領域也在不斷地擴展。為了使廣大的用戶更好地用好軟件,本書從實際工程應用出發,結合編者使用軟件的經驗以及幫助廣大用戶解決問題的經驗,根據MSC.SoRw8re公司的最新資料編寫了本書。  本書共分1 6章︰第1章介紹MSC.MarcMentat的概況;第2章介紹最新版本基本菜單功能︰第3章通過三個實例介紹基本操作過程及過程文件的使用;第4章介紹各種自動分網的方法;第5章介紹結果輸出及含義;第6章介紹單元的主要類型及選擇;第7章介紹接觸問題及解決方法;第8章介紹J積分計算與裂紋擴展分析;第9章介紹輪胎的穩態轉動分析;第10章介紹3D網格重劃分及其應用;第11章介紹形狀記憶合金分析的理論及應用︰第12章介紹微機電系統中一些問題的分析,包括壓電分析和電一熱一結構耦合分析︰第13章通過實例介紹墊片材料結構的分析;第14章介紹壓力可變的充氣空腔結構分析;第15章介紹新的材料本構模型及其應用;第16章結合實例介紹壓力加工的模擬分析,包括數控加工模擬、圓杯成形模擬和淬火過程模擬。本書最後的附錄中給出了單元的插值形函數、有限元的平衡、坐標系的轉換和主應力的導出。  從內容看前幾章主要針對新用戶,後面的章節大部分是針對有一定經驗的用戶。由于篇幅有限及時間的關系,本書介紹的僅是MSC.MarcMentat功能中很少的一部分,用戶要全面掌握軟件的功能。

内容概要

  《MSC.Marc\Mentat2003基礎與應用實例》介紹了MSC.Marc/Mentat軟件在各工程領域的新理論及應用方法,包括MSC.Marc/Mentat的概況,基本菜單功能,基本操作過程及過程文件的使用,各種自動分網的方法,結果輸出及含義,單元的主要類型及選擇,接觸問題及解決方法,J積分計算與裂紋擴展分析,輪胎的穩態轉動分析,3-D網格重劃分及其應用,形狀記憶合金分析的理論及應用,微機電系統中一些問題的分析,墊片材料結構的分析,壓力可變的充氣空腔結構分析,新的材料本構模型及其應用和加工過程的模擬分析等。《MSC.Marc\Mentat2003基礎與應用實例》內容豐富,讀者可根據自己需要進行選擇性閱讀。  《MSC.Marc\Mentat2003基礎與應用實例》可作為從事航空航天、核工業、鐵路運輸業、石油化工、機械制造、能源、汽車、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利等領域的廣大工程技術人員使用MSC.Marc/Mentat的參考書,也可作為理工科院校相關專業的高年級本科生、研究生及教師學習MSC.Marc/Mentat軟件的教材和參考書。

书籍目录

第1章 MSC.Marc/Mentat概况1.1 概述1.1.1 MSC.Marc的开发历史1.1.2 MSC.Marc/Mentat特点1.2 直观、易用的MSC.Mentat图形用户界面1.2.1 MSC.Mentat输入和输出].2.2 图形界面和菜单系统1.2.3 MSC.Mentat的几何造型及网格生成1.2.4 MsC.Mentat前处理的其他功能1.2.5 MSC.Mcntat交互式的有限元分析模型定义1.2.6 MSC.Mentat的分析JOB定义1.2.7 MSC.Mentat的后处理I.3 强大的分析功能1.3.1 结构分析1.3.2 失效和破坏分析1.3.3 热传导分析1.3.4 滑动轴承分析1.3.5 流体分析1.3.6 其他非结构分析1.3.7 耦合场分析1.3.8 加工工艺仿真1.4 完整的材料模型1.4.1 材料的机械性能1.4.2 橡胶类材料1.4.3 其他弹性体材料1.4.4 复合材料1.4.5 低抗拉材料1.4.6 岩石、冰雪材料山1.4.7 土壤模型1.4.8 非结构材料1.5 稳定的求解技术1.5.1 参考系1.5.2 时间积分1.5.3 带宽优化1.5.4 非线性代数方程组迭代求解方法1.5.5 收敛性判据1.5.6 线性代数方程组的求解1.5.7 自适应的载荷/时间步长控制1.6 丰富的单元库1.6.1 单元类型1.6.2 单元连接1.7 先进的网格重划和自适应技术1.7.1 网格重划分1.7.2 网格自适应技术1.7.3 单元死活技术1.8 灵活的求解问题的开放性1.9 一流的并行算法1.9.1 并行算法1.9.2 分区方法1.9.3 并行分析能力1.9.4 并行环境1.9.5 并行性能扩展性第2章 Mentat常用菜单2.1 概述2.2 主菜单2.3 静态菜单2.3.1 UTILS菜单2.3.2 FILES菜单2.3.3 PLOT菜单2.3.4 VIEW菜单2.3.5 HELP菜单2.4 前处理2.4.1 MESHGENERATION(网格生成)2.4.2 列表键菜单2.4.3 BOUNDARYCONDITIONS(边界条件定义)2.4.4 INITIALCONDITIONS(初始条件定义)2.4.5 MATERIALPROPERTIES(材料性质定义)2.4.6 GEOMETRYPROPERTIES(几何性质定义)2.4.7 CONTACT(接触定义)2.4.8 SELECT(选择集的定义)2.4.9 TABLES(表格的定义)2.5 分析(ANALYSIS)2.5.1 载荷工况的定义2.5.2 作业参数的定义并提交运行2.6 后处理第3章 操作入门3.1 概述3.2 基本步骤3.3 实例一:简单几何建模和分网3.4 实例二:带孑乙方板弹性分析3.5 实例三:修改带孑L方板弹性分析模型并分析第4章 网格划分方法4.1 概述4.2 二维平面网格划分方法4.3 曲面网格划分方法4.4 三维实体网格划分方法4.5 其他网格生成和编辑工具4.6 网格划分实例第5章 Marc/Mentat结果输出5.1 概述5.2 单位一致性5.3 有限元应力计算5.3.1 Mentat中的外插法/平均法5.3.2 应力轴系统5.3.3 高斯点结果5.3.4 连续和广义应力5.3.5 应力结果类型5.4 材料轴定义5.5 复合材料失效指标5.6 I-DEAS/Hypermesh结果输出5.7 更新或总体拉格朗曰求解结果5.8 塑性应变5.9 输出到OUT文件5.9.1 单元应力、应变5.9.2 反作用力5.9.3 连续单元节点力输出5.9.4 特征值的文件输出结果5.9.5 接触分析输出5.9.6 迭代求解器迭代输出5.9.7 用户子程序5.9.8 其他5.10 结果的其他说明5.11 后处理的一些特殊功能5.11.1 创建动画AVI文件5.11.2 流线图及粒子流动图5.11.3 应变能第6章 单元类型的选择6.1 概述6.2 实体单元6.3 壳单元6.4 梁单元6.4.1 单元分类6.4.2 MSC.Marc截面方向和截面定义6.4.3 MSC.Mentat几何特性定义6.5 特殊单元6.6 带加强筋壳体结构的弹塑性分析6.7 盒形梁的屈曲分析6.7.1 问题描述6.7.2 分析过程第7章 接触问题及其解决方法7.1 概述7.2 接触体的定义与二阶接触单元7.2.1 接触体定义的常见问题7.2.2 解析接触7.2.3 梁与梁接触7.2.4 壳接触7.2.5 接触和边界条件7.2.6 二阶单元接触7.2.7 二阶单元接触的后处理7.3 接触体的编号与接触表7.3.1 接触体的编号依据7.3.2 接触表7.4 有关摩擦的问题7.5 有关设置7.6 常见问题及修正7.7 过盈配合分析7.8 热接触7.8.1 概述7.8.2 圆环内管道热接触分析7.9 梁一梁接触7.9.1 概述7.9.2 集电弓架接触过顶电线第8章 三维J积分的计算与裂纹扩展8.1 概述8.2 具有半椭圆表面裂纹的试样J积分8.3 齿轮传动和破坏分析第9章 轮胎的稳态转动分析9.1 概述9.2 Rebar单元的类型及应用原理9.3 轴对称分析数据转换到3D分析9.4 稳态转动分析9.5 轮胎的稳态转动分析第10章 3D网格重划分10.1 概述10.2 157号四面体单元划分10.3 四面体网格重划分的准则10.4 四面体网格重划分的控制和网格参数10.5 四面体网格重划分的测试10.6 人造橡胶密封模拟分析10.7 橡胶网格重划分与尺寸变化的刚体第11章 形状记忆合金11.1 概述11.2 热—机记忆模型11.3 机械记忆模型11.4 弓形线状形状记忆合金模型第12章 微机电系统分析12.1 概述12.2 压电分析12.3 超声马达定子的特征值分析12.4 电—热—机械耦合分析12.5 微型电热制动器模拟第13章 圆柱封头垫片热—机耦合分析13.1 概述13.2 垫片13.3 本构模型13.4 缸体模拟气缸盖接头第14章 空腔结构分析14.1 概述14.2 空腔压力载荷14.3 空腔表面单元14.4 空气减震器模拟第15章 材料非线性本构模型15.1 概述15.2 Chaboche模型15.3 隐式蠕变第16章 加工过程的模拟16.1 概述16.2 数据控加工过程的FEM模拟16.3 板料成形16.4 Jominy顶端淬火测试样本的热传递和应力分析附录主要参考文献

章节摘录

  (6)數控加工工藝在制造過程中,數控加工已得到廣泛的應用。加工後,需要在部分材料去掉以後的新結構上重新建立平衡。由于殘余應力釋放,引起結構剩下部分變形。該變形大小通常取決于殘余應力的大小和分布,也取決于加工後的最後幾何形狀。對于最後的幾何形狀如薄壁或是寬大的板結構,變形可以大到使部件嚴重畸形。嚴重畸形的部件不能起到設計要求的作用,需要重新加工才能達到要求,這會導致高報廢率並增加加工成本。有限元程序是評估由加工過程引起的潛在畸形的強有力工具。有了FEM的結果,工程師可以預測潛在的失效和減少額外的費用。  MSC.Marc支持數控加工模擬,它與描述刀具的形狀和切削路徑的CADNC刀軌數據文件有自動接口。刀軌數據文件用于確定將要刪掉的有限元單元。刀軌數據文件采用APT或CL數據格式。在2003版中,支持由CATLAV4提供的AP7數據格式文件。(7)其他工藝過程像吹制成型、熱處理、連鑄成型、焊接和切割等加工過程,都能采用MSC.Marc軟件進行加工過程仿真。

图书封面




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