有限元原理与ANSYS实践

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第1章绪论1
1.1有限元原理快速入门1
1.1.1有限元法的求解思路1
1.1.2有限元法应用三步曲3
1.2CAE技术及其应用5
1.3ANSYS概述7
复习思考题10
第2章结构静力分析11
2.1结构静力有限元分析过程11
2.1.1结构分析概述11
2.1.2静力有限元分析原理11
2.1.3ANSYS静力分析实践17
2.2有限元工程应用技巧19
2.2.1有限元工程应用过程19
2.2.2有限元建模原则及措施21
2.2.3有限元建模的方法24
2.2.4支承与载荷处理25
2.2.5结果验证与应用27
2.3带孔矩形板的综合分析28
2.3.1整体结构分析28
2.3.2对称结构分析30
2.3.3降维处理分析32
2.3.4网格密度影响35
2.3.5结果验证与应用38
2.4ANSYS结构分析实例39
2.4.1自重作用下的悬臂梁分析39
2.4.2角速度作用下的轮子分析41
2.4.3板梁混合结构分析45
[1][3]有限元原理与ANSYS实践
目录[3][3]
2.4.4扭矩作用下的空心轴分析48
复习思考题51
第3章动力学有限元分析52
3.1动力学有限元分析过程52
3.1.1结构动力学分析的目的52
3.1.2结构动力学有限元分析原理52
3.2模态分析54
3.2.1模态分析过程54
3.2.2机翼模态分析55
3.3谐响应分析59
3.3.1谐响应分析的过程59
3.3.2车辆浮沉振动谐响应分析61
3.3.3电机补ぷ魈ㄏ低承诚煊Ψ治64
3.4瞬态动力学分析69
3.4.1瞬态动力学分析原理69
3.4.2单向拉压圆柱的三种加载方法对比分析72
3.5谱分析83
3.5.1谱分析的过程83
3.5.2梁结构的地震响应谱分析84
复习思考题88
第4章非线性结构分析89
4.1非线性分析概述89
4.1.1非线性分析原理89
4.1.2渔竿钓鱼过程分析91
4.1.3ANSYS求解非线性问题的过程94
4.2几何非线性分析95
4.2.1几何非线性基础95
4.2.2螺旋弹簧变形过程分析95
4.3弹塑性分析97
4.3.1弹塑性分析基础97
4.3.2冲孔过程分析98
4.3.3碰撞过程分析103
4.4接触分析106
4.4.1接触分析基础106
4.4.2轮轨接触分析108
4.4.3轮对压装过盈配合分析113
4.4.4铝材挤压成形接触分析120
复习思考题125
第5章热、流体及耦合场分析126
5.1热分析126
5.1.1热分析原理126
5.1.2供热管道稳态热分析132
5.1.3翅片管散热器稳态热分析134
5.1.4淬火过程瞬态热分析136
5.1.5铸造过程瞬态热分析139
5.2FLOTRAN CFD分析144
5.2.1FLOTRAN CFD分析原理144
5.2.2FLOTRAN CFD管内流动分析149
5.2.3FLOTRAN CFD圆柱绕流分析155
5.2.4FLOTRAN CFD自然对流热分析158
5.2.5FLOTRAN CFD两组分换热分析161
5.3耦合场分析168
5.3.1耦合场分析概述168
5.3.2散热器热应力分析——直接法169
5.3.3散热器热应力分析——间接法172
5.3.4两物体相对滑动过程中的摩擦生热分析175
5.3.5两物体相对转动过程中的摩擦生热分析181
5.3.6橡胶束的通道稳态流动步峁柜詈戏治188
复习思考题191
第6章ANSYS高级分析技术192
6.1尺寸优化192
6.1.1尺寸优化原理192
6.1.2带孔板尺寸优化设计196
6.2拓扑优化200
6.2.1拓扑优化原理200
6.2.2悬臂托架拓扑优化设计201
6.3疲劳分析204
6.3.1疲劳分析原理204
6.3.2四点弯曲轴疲劳分析206
6.4可靠性分析210
6.4.1可靠性分析原理210
6.4.2四点弯曲轴可靠性分析212
6.5子模型215
6.5.1子模型分析原理215
6.5.2带孔板子模型分析216
6.6子结构222
6.6.1子结构分析原理222
6.6.2带孔板子结构分析225
6.7单元生死及其应用230
6.7.1单元生死的概念230
6.7.2焊接残余应力分析232
复习思考题237
第7章ANSYS Workbench快速入门238
7.1ANSYS Workbench简介238
7.1.1CAD睠AE协同设计流程238
7.1.2ANSYS Workbench步骤——带孔板分析240
7.2ANSYS Workbench结构协同分析242
7.2.1螺旋弹簧静态分析242
7.2.2螺旋弹簧模态分析245
7.2.3螺旋弹簧谐响应分析246
7.2.4法兰结构预紧多载荷步分析248
7.2.5连杆疲劳分析251
7.3ANSYS Workbench结构优化设计257
7.3.1悬臂托架形状优化257
7.3.2悬臂托架尺寸优化259
7.4ANSYS Workbench热步峁柜詈戏治263
7.4.1热步峁辜浣玉詈稀—圆柱淬火热应力分析263
7.4.2热步峁怪苯玉詈稀—摩擦生热模拟265
附录AANSYS基本操作270
A.1使用概述270
A.2前处理271
A.2.1单元属性定义271
A.2.2实体模型建立272
A.2.3有限元模型建立274
A.2.4模型操作275
A.3求结果277
A.3.1分析设置与控制277
A.3.2施加普通载荷279
A.3.3施加特殊载荷280
A.3.4检查与求解285
A.4后处理286
A.4.1用POST1观察结果286
A.4.2用POST26观察结果287
A.5APDL命令流入门288
A.5.1APDL概述288
A.5.2命令流文件操作289
参考文献294
第1章汽车被动安全仿真简介1
1.1汽车安全法规1
1.2汽车被动安全分析方法发展4
1.3被动安全仿真分析方法介绍7
1.3.1弹簧/阻尼质量单元分析方法7
1.3.2多刚体仿真分析方法8
1.3.3有限元仿真分析方法9
1.4常用软件简介10
1.4.1HyperWorks简介10
1.4.2LS睤YNA简介11
1.4.3MADYMO简介12
1.5LS睤YNA的汽车碰撞分析12
1.5.1K文件13
1.5.2材料模型14
1.5.3单元属性16
1.5.4沙漏控制16
1.5.5接触控制17
1.5.6时间步长控制17
第2章HyperMesh前处理18
2.1HyperMesh基本操作18
2.1.1HyperMesh界面18
2.1.2快捷键与工具栏19
2.1.3子面板菜单20
2.1.4对象选择器21
2.1.5方向选取器21
2.1.6Model功能菜单22
2.1.7Mask By Config功能菜单23
2.1.8Import和Export功能菜单24
2.2几何清理与网格划分24
2.2.1模型导入24
2.2.2几何清理25
2.2.3二维网格划分27
2.2.4三维网格划分28
2.2.5无几何网格划分30
2.2.6网格检查与优化31
2.2.7整车网格划分流程32
2.2.8实例33
2.3HyperMesh的模型搭建35
2.3.1零部件定位35
2.3.2材料和属性设置35
2.3.3简单连接设置38
2.3.4加载和约束设置38
2.3.5计算设置和输出39
2.4汽车保险杠低速碰撞仿真实例40
2.4.1概述40
2.4.2网格模型检查40
2.4.3连接设置40
2.4.4配重和接触设置42
2.4.5约束和加载设置43
2.4.6计算参数设置44
2.4.7提交计算46
第3章HyperWorks后处理47
3.1HyperMesh后处理47
3.2HyperView后处理47
3.2.1基本界面47
3.2.2实例分析48
3.3HyperGraph后处理54
3.3.1基本界面54
3.3.2实例分析55
3.4MediaView和HyperGraph 3D后处理59
3.4.1MediaView简介59
3.4.2HyperGraph 3D简介60
3.5HyperWorks后处理平台60
第4章模型结构及车身建模方法62
4.1整车碰撞建模方法概述62
4.1.1概述62
4.1.2模型结构62
4.1.3建模原则63
4.2基础操作64
4.2.1网格划分及孔洞处理64
4.2.2网格的创建、分割和合并64
4.2.3查找、隐藏和删除65
4.2.4旋转、对称、平移和复制66
4.2.5节点的替换、重合、分离、对齐67
4.2.6定位和坐标轴置换68
4.2.7单元编号68
4.2.8网格和节点穿透检查69
4.2.9材料和属性设置69
4.2.10曲线创建与查看71
4.2.11模型统计71
4.2.12Components与材料、属性对应关系72
4.3车身相关部件建模73
4.3.1相对静止部件的连接建模73
4.3.2运动件的连接建模78
4.3.3焊点的连接建模80
4.3.4一维质量单元建模85
4.3.5box和set的设置86
4.3.6接触设置86
4.3.7Contactsurfs接触面生成88
4.3.8部件沙漏控制92
4.4常用材料和属性关键字93
4.4.1MAT3关键字93
4.4.2MAT98关键字94
4.4.3MAT100关键字94
4.4.4MAT S01和MAT S02关键字95
4.4.5SECTION_BEAM关键字95
4.4.6SECTION_DISCRETE关键字96
4.4.7SECTION_SOLID关键字96
第5章底盘建模及整车仿真98
5.1底盘建模98
5.1.1转向及前副车架系统98
5.1.2悬架99
5.1.3轮毂103
5.1.4轮胎105
5.1.5动力总成106
5.1.6悬置107
5.1.7散热器110
5.1.8排气系统110
5.1.9局部坐标系111
5.1.10矢量112
5.2整车碰撞仿真112
5.2.1刚性墙和地面建模112
5.2.2初始速度设置113
5.2.3重力加速度设置114
5.2.4约束设置115
5.2.5输出控制设置116
5.2.6加速度传感器118
5.2.7位移和转角变化输出119
5.2.8力和弯矩输出119
5.3计算控制参数121
5.3.1CONTROL_HOURGLASS关键字121
5.3.2CONTROL_CONTACT关键字122
5.3.3CONTROL_ENERGY关键字123
5.3.4CONTROL_OUTPUT关键字123
5.3.5CONTROL_SHELL关键字124
5.3.6CONTROL_SOLID关键字124
5.3.7CONTROL_TERMINATION关键字124
5.3.8CONTROL_TIMESTEP关键字125
5.3.9DATABASE_BINARY_D3PLOT关键字125
5.3.10DATABASE_BINARY_D3THDT关键字125
5.4整车碰撞模型126
第6章正面碰撞仿真分析127
6.1正面100％刚性壁碰撞127
6.1.1概述127
6.1.2模型检查和状态确认130
6.1.3材料和零部件试验133
6.1.4仿真结果分析135
6.2正面40％可变形壁障偏置碰撞144
6.2.1概述144
6.2.2模型检查和状态确认145
6.2.3仿真结果分析146
6.3正面碰撞工况对车辆结构设计的要求147
第7章侧面碰撞仿真分析148
7.1侧面移动障碍壁碰撞148
7.1.1法规试验148
7.1.2C睳CAP侧碰试验149
7.1.3试验分析150
7.1.4模型检查和状态确认151
7.1.5侧碰测量单元位置152
7.1.6材料和零部件试验154
7.1.7侧碰仿真结果分析154
7.2侧面刚性柱碰撞161
7.2.1试验内容162
7.2.2仿真分析163
7.2.3测量单元设置164
7.2.4仿真结果分析164
第8章整车翻滚、追尾、儿童保护、行人保护仿真分析165
8.1整车翻滚试验165
8.1.1车顶静态压溃试验165
8.1.2平台翻车试验167
8.1.3螺旋翻滚试验168
8.2翻滚仿真分析168
8.2.1测试单元设置169
8.2.2车顶静态压溃试验仿真170
8.2.3整车翻滚试验仿真172
8.3追尾（鞭打）试验仿真173
8.3.1鞭打试验173
8.3.2鞭打试验评测方法174
8.3.3鞭打试验仿真计算177
8.4儿童保护178
8.4.1试验方法概述178
8.4.2欧洲NCAP儿童保护评价179
8.4.3儿童保护仿真分析180
8.5行人保护180
8.5.1行人保护冲击器简介181
8.5.2欧洲NCAP行人保护评价183
8.5.3行人保护仿真分析186
8.5.4行人保护优化187
第9章乘员约束系统仿真分析189
9.1乘员约束系统仿真189
9.1.1乘员假人模型190
9.1.2安全带建模191
9.1.3气囊建模195
9.1.4转向管柱建模196
9.1.5座椅和车身模型196
9.2约束系统零部件试验197
9.2.1气囊零部件试验197
9.2.2安全带零部件试验198
9.2.3转向管柱压溃试验198
9.3计算结果查看199
9.3.1动画效果查看199
9.3.2安全带数据的查看200
9.3.3假人头部伤害值查看200
9.3.4假人颈部伤害值查看200
9.3.5假人胸部伤害值查看202
9.3.6假人大腿部伤害值查看202
9.3.7假人小腿部伤害值查看203
9.3.8假人腰部伤害值查看204
9.4侧碰、鞭打和儿童约束系统建模205
参考文献206