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第1章 有限元分析基础 1

1.1概述 1

1.1.1有限元分析的概念 1

1.1.2一般步骤 1

1.1.3优越性 2

1.1.4应用领域 3

1.2基础知识 4

1.2.1基本概念 4

1.2.2基本方程 7

1.2.3位移模式 9

1.2.4虚位移原理 15

1.2.5平面问题分类 17

1.3模型建立 20

1.3.1建模原则 20

1.3.2单元类型及特性定义 23

1.3.3对称性分析 24

1.3.4边界条件的建立 27

1.4静力学分析 36

1.4.1杆系分析 36

1.4.2弹性力学平面问题 43

1.4.3轴对称问题 46

1.4.4空间问题 51

1.4.5薄板弯曲 56

1.5动态分析 59

1.5.1内容与任务 59

1.5.2单元分析 60

1.5.3总体矩阵集成 62

1.5.4固有特性分析 62

1.5.5响应分析 64

第2章 CATIA工程分析模块综述 66

2.1概况 66

2.1.1模块功能 66

2.1.2进入模块前的设置 66

2.1.3进入模块的方法 69

2.2工作窗口 71

2.2.1窗口布局 71

2.2.2工具栏 71

2.2.3结构树 77

2.3工程分析流程 78

第3章 模型准备及预处理 79

3.1材料添加 79

3.1.1材料添加方法 79

3.1.2材料库 81

3.1.3零件材料添加 86

3.1.4装配件材料添加 88

3.1.5连接关系材料添加 90

3.2用户自定义材料 91

3.3材料的修改 94

3.3.1材料属性的修改 94

3.3.2材料纹理的定位 98

3.4模型简化 99

3.4.1装配体简化 99

3.4.2零部件细节处理 100

第4章 网格划分 102

4.1网格划分的基本原则 102

4.2网格划分的方法 103

4.3通用结构分析工作台划分网格 104

4.3.1实体网格划分 104

4.3.2曲面网格划分 112

4.3.3梁单元网格划分 114

4.4高级网格划分工作台划分网格 118

4.4.1曲面填充的实体网格划分 118

4.4.2曲面网格划分 120

4.4.3高级梁单元网格划分 134

4.5网格质量分析 141

4.5.1自由棱边显示 142

4.5.2交叉和干涉检查 144

4.5.3重复单元检查 146

4.5.4平面切割 150

4.5.5单元质量分析 150

4.6定义单元特性 157

4.6.1实体单元特性 157

4.6.2壳单元特性 162

4.6.3梁单元特性 167

第5章 虚拟零件 176

5.1概述 176

5.1.1定义 176

5.1.2工具栏 177

5.2柔性虚件和刚性虚件 178

5.2.1柔性虚件 178

5.2.2刚性虚件 179

5.2.3刚柔性虚件的区别 180

5.3接触虚件 181

5.4弹簧虚件 183

5.4.1柔性弹簧虚件 183

5.4.2刚性弹簧虚件 187

5.4.3刚柔性弹簧虚件的区别 189

第6章 连接关系 190

6.1概述 190

6.2通用连接关系 190

6.3点连接关系 192

6.3.1装配件内点连接关系 192

6.3.2零件内点连接关系 194

6.4线连接关系 196

6.4.1装配件内线连接关系 196

6.4.2零件内的线连接关系 198

6.5面连接关系 200

6.5.1装配件内面连接关系 200

6.5.2零件内面连接关系 201

6.6点连接支撑 202

6.6.1点-点连接关系 203

6.6.2结合面分析点 204

第7章 连接特性 206

7.1概述 206

7.2面-面连接特性 208

7.2.1滑动连接特性 208

7.2.2接触连接特性 210

7.2.3扣紧连接特性 213

7.2.4扣紧弹性连接特性 215

7.2.5过盈配合连接特性 217

7.2.6螺纹连接特性 219

7.3距离连接特性 224

7.3.1刚性连接特性 225

7.3.2柔性连接特性 227

7.3.3虚拟螺纹连接特性 229

7.3.4虚拟弹性螺纹连接特性 231

7.3.5用户自定义距离连接特性 233

7.4焊接连接特性 236

7.4.1焊点连接特性 237

7.4.2焊缝连接特性 239

7.4.3焊面连接特性 241

7.5基于点的连接特性 244

7.5.1节点-节点连接特性 244

7.5.2结合面点连接特性 247

第8章 约束 249

8.1概述 249

8.2夹紧约束 249

8.3运动副约束 251

8.3.1滑动约束 251

8.3.2棱柱约束 253

8.3.3圆柱铰约束 255

8.3.4球铰约束 257

8.3.5铰接约束 259

8.4高级约束 261

8.4.1用户自定义约束 261

8.4.2静定约束 263

第9章 载荷 265

9.1概述 265

9.2压强 265

9.3力 267

9.3.1均布力 267

9.3.2力矩 269

9.3.3轴承载荷 270

9.3.4导入力 274

9.3.5导入力矩 277

9.4体运动载荷 280

9.4.1加速度 280

9.4.2离心力 282

9.5力密度 283

9.5.1线力密度 283

9.5.2面力密度 285

9.5.3体积力密度 287

9.5.4力密度 288

9.6强制位移载荷 290

9.7温度 291

9.7.1温度场 292

9.7.2热解方案导出的温度场 293

9.8高级载荷 294

9.8.1组合载荷 294

9.8.2装配载荷 298

第10章 模型检查 300

10.1实体检查 300

10.2连接检查 304

10.3检查其他属性 307

第11章 求解与分析 310

11.1求解 310

11.1.1计算 311

11.1.2全局适应性调整 313

11.1.3全局适应性计算 314

11.2求解工具 318

11.2.1指定外部存储 318

11.2.2清除外部存储 320

11.2.3指定临时外部存储 321

11.3结果分析 322

11.3.1图像 322

11.3.2分析工具 335

11.3.3生成报告 350

11.4插入新的分析案例 354

第12章 工程实例 357

12.1弹性支撑件 357

12.1.1模型准备 357

12.1.2创建虚件 368

12.1.3施加约束 371

12.1.4施加载荷 372

12.1.5模型检查与网格质量检查 374

12.1.6计算与分析 375

12.2大型机架 378

12.2.1模型准备 379

12.2.2定义连接关系与连接特性 382

12.2.3创建虚件 384

12.2.4定义约束 384

12.2.5施加载荷 386

12.2.6模型检查 386

12.2.7计算与分析 387

12.3轻型转向驱动桥 388

12.3.1模型准备 389

12.3.2定义连接关系与连接特性 392

12.3.3添加虚件 393

12.3.4定义约束 395

12.3.5施加载荷 395

12.3.6模型检查 400

12.3.7计算与分析 401

12.4曲轴模态分析 402

12.4.1模型准备 402

12.4.2网格划分 403

12.4.3模型检查 405

12.4.4计算与分析 405

附录A 工程分析常用力学符号及物理量纲 409

附录B CATIA工程分析功能图标一览表 411

参考文献 418